Erste selbstreplizierende Roboter geschaffen
Wissenschaftsredaktion, 29. November (EFE) – Xenobots sind millimetergroße Bioroboter, die aus Froschzellen geschaffen wurden. Dasselbe Team, das sie geschaffen hat, hat nun eine neue Form der biologischen Reproduktion entdeckt, so dass sie sich selbst vermehren können, wie Pnas heute berichtet.
Das Team der Universitäten Vermont, Tufts und Harvard, das im Jahr 2020 die ersten aus Froschzellen zusammengesetzten Xenobots vorstellte, hat nun diesen Durchbruch erzielt.
Die Wissenschaftler haben entdeckt, dass diese am Computer entworfenen und von Hand zusammengesetzten Organismen in eine Petrischale schwimmen, einzelne Zellen finden und Hunderte von ihnen zusammensetzen können, berichtet die Universität von Vermnot.
Der Pac-Man (Pac-Man-ähnliche) Xenobot bewahrt diese Zellen in seinem „Mund“ auf und kann darin „Babys“ zusammensetzen, die einige Tage später zu neuen Xenobots werden, die hinausgehen, Zellen finden und immer wieder Kopien von sich selbst herstellen können.
Wenn sie richtig konstruiert sind, vermehren sich Xenobots spontan selbst, so Joshua Bongard, Informatiker und Robotikexperte an der Universität von Vermont, der die Studie mit geleitet hat.
Embryonale Zellen in einem Xenopus laevis-Frosch würden sich in Haut verwandeln, aber das Team platzierte sie in einem neuartigen Kontext, um ihnen „die Möglichkeit zu geben, sich ihre Vielzelligkeit neu vorzustellen“, was zu etwas ganz anderem führte, fügte Michael Levin von der Tufts University hinzu.
Obwohl die Zellen das Genom eines Frosches haben, nutzen sie ihre kollektive Intelligenz, eine Plastizität, um etwas Erstaunliches zu tun“, fügte Lavin hinzu, „wenn sie aus der Kaulquappe entlassen werden.
Der Hauptautor der Forschungsarbeit, San Kriegman von der University of Vermont, erklärte, dass der übergeordnete Xenobot allein aus etwa 3.000 Zellen besteht, die eine Kugel bilden.
„Diese können Nachkommen zeugen, aber dann stirbt das System normalerweise aus. Es ist wirklich sehr schwierig, das System dazu zu bringen, sich weiter zu reproduzieren“, fügte er hinzu.
Dank eines Programms für künstliche Intelligenz war ein evolutionärer Algorithmus jedoch in der Lage, Milliarden von Körperformen in Simulationen zu testen – Dreiecke, Quadrate, Pyramiden, Seesterne -, um diejenigen zu finden, die es den Zellen ermöglichten, bei der „kinematischen“, bewegungsbasierten Replikation, um die es in der neuen Forschung geht, am effektivsten zu sein.
Die Wissenschaftler fragten den Supercomputer, wie sie die ursprüngliche Form des Vorläufers anpassen könnten, und nach monatelanger Arbeit kamen sie auf mehrere Entwürfe, darunter einen, der einem Pac-Man ähnelte, aus dem der Xenoboter entstand.
Den Autoren zufolge ist die kinematische Replikation auf der Ebene von Molekülen gut bekannt, wurde aber noch nie auf der Ebene von Zellen oder ganzen Organismen beobachtet.
Manche Menschen mögen mit Besorgnis auf die Vorstellung einer sich selbst replizierenden Biotechnologie reagieren, aber die Forscher erklären, dass ihr Ziel ein tieferes Verständnis der Eigenschaft der Replikation ist.
„Die Welt und die Technologien verändern sich schnell. Es ist für die Gesellschaft als Ganzes wichtig, dass wir untersuchen und verstehen, wie sie funktioniert“, sagte Bongard.
Der Wissenschaftler fügte hinzu, dass diese millimetergroßen lebenden Maschinen, „die sich vollständig in einem Labor befinden, leicht zu löschen sind und von Ethikern überprüft werden“, ihn nicht nachts wachhalten – es sind die nächste Pandemie, die sich beschleunigende Schädigung der Ökosysteme oder die zunehmenden Bedrohungen durch den Klimawandel, die ein Risiko darstellen, sagte er.