Herkömmliche Roboter sind überall: Sie bauen Autos, räumen Atomunfälle auf und helfen Menschen mit Behinderungen bei der Arbeit. Aber es gibt Herausforderungen, bei denen sie einfach nicht eingesetzt werden können. Hier kommt das Konzept des Biobots ins Spiel – Maschinen aus lebendem Gewebe. Eine Gruppe von Spezialisten der Tufts University, der University of Vermont und des Wyss Institute in Harvard hat gerade die „Xenobots“ vorgestellt: Sie messen weniger als einen Millimeter im Durchmesser und basieren auf einer Zellmischung aus Herz- und Hautzellen von Fröschen. Die Xenobots könnten Chemikalien neutralisieren und Mikroplastik absorbieren – aber die Tatsache, dass sie „leben“, wirft einige Fragen auf.
Was ist ein Roboter?
Die grundlegende Definition eines Roboters spricht von einer programmierbaren Maschine mit der Fähigkeit, komplexe Aktionen zu wiederholen und zu automatisieren. Sie ist so flexibel, dass sie keine Einschränkungen hinsichtlich des Baumaterials macht. Die traditionelle „Vision“ eines Roboters enthält Metall, Kabel, Motoren und Energiequellen – aber wie klingt ein „weicher“ Roboter? Ich meine nicht die Designs, die Tiere und Insekten nachahmen, sondern einen Roboter aus Gewebe. Zellen, um genau zu sein.
Die Xenobots: Eine neue Art von Maschinen
Die neuesten Neuigkeiten dazu führen uns zur Tufts University, der University of Vermont und dem Wyss Institute in Harvard. Ein Team von Wissenschaftlern – die Biologen Michael Levin und Douglas Blackiston sowie die Robotik-Experten Josh Bongard und Sam Kriegman – hat kürzlich im PNAS eine Arbeit veröffentlicht, die auf dem basiert, was die Presse Xenobots nennt: kleine lebende Maschinen, die nicht mehr als einen Millimeter im Durchmesser messen und ein hybrides Design verwenden.
Wie entstehen Xenobots?
Was bedeutet das? Es kombiniert die Zellen eines Frosches aus Herz und Haut. Die Herzzellen wirken wie Kolben, während die Hautzellen die strukturelle Steifigkeit optimieren. Die Bildung dieser Xenobots beginnt mit einem evolutionären Algorithmus. Im Wesentlichen ahmt er den Prozess der natürlichen Selektion nach, indem er Lösungen generiert, auswählt und die interessantesten mutiert. In einer virtuellen Umgebung kombiniert der Algorithmus tausende Konfigurationen mit 500 bis 1.000 Herz- und Hautzellen.
Diejenigen, die eine überlegene Leistung zeigten – sei es bei der Bewegung oder beim Verschieben mikroskopischer Objekte (Parameter, die in der Algorithmusphase definiert wurden) – werden als Ausgangspunkt für die nächste Generation ausgewählt. Etwa hundertmal wiederholt, ist das Endergebnis eine Reihe von Biobots, die weitgehend den ursprünglichen Anweisungen der Experten entsprechen.
Anwendungen und Risiken
Einer der interessantesten Aspekte dieser Studie ist, dass sie nicht bis auf die DNA-Ebene hinabsteigt, sondern alles auf zellulärer Ebene abläuft. Derzeit „leben“ die Xenobots etwa eine Woche, da sie nur die Energie mit sich führen, mit der sie erschaffen wurden, und nichts Ähnliches wie ein Verdauungssystem besitzen. In Zukunft könnten ähnliche Designs Medikamente zu bestimmten Körperregionen bringen, Mikroplastik aus dem Ozean entfernen und Chemikalien neutralisieren.
Aber es gibt auch Zweifel und Risiken. Was passiert, wenn ein Designer in Zukunft so etwas wie ein Nervensystem hinzufügt? Wie gut wird diese Idee eines „mikroskopischen Frankensteins“ beim Publikum ankommen? Und was hindert Xenobot-Designer daran, andere Substanzen zu transportieren? Medizin in einen Tumor zu spritzen ist eine hervorragende Strategie, aber jemand – und nicht unbedingt eine Person – könnte dunklere Absichten haben...
Quelle: Smithsonian Magazine
