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Xenobot: Die erste lebende, programmierbare Kreatur

INGENIEURWISSENSCHAFTENXenobot: Die erste lebende, programmierbare Kreatur

Forscher haben lebende Zellen angepasst und neuartige lebende Maschinen geschaffen. Diese sogenannten Xenobots sind keine neue Tierart, sondern reine Artefakte, die in Zukunft den menschlichen Bedürfnissen dienen sollen.

Wenn Biotechnologie und Gentechnik Disziplinen wären, die ein immenses Potenzial für die Verbesserung des Menschen versprechen, dann sind hier 'Xenobots', ein Schritt nach vorn, ein Produkt des Zusammenspiels von Informatik und Entwicklungsbiologie, die sowohl in der Wissenschaft neu sind als auch enorme Anwendungsmöglichkeiten haben, einschließlich in der Medizin und den Umweltwissenschaften.

Die neue Kreatur, Xenobots, wurde zuerst auf einem Supercomputer bei Universality of Vermont entwickelt und dann von Biologen der Tufts University zusammengebaut und getestet.

Computerwissenschaftler erstellten zunächst Tausende von möglichen Designkandidaten für die neuen Lebensformen unter Verwendung evolutionärer Regeln oder Algorithmen. Angetrieben von Regeln der Biophysik wurden erfolgreiche Designs oder simulierte Kreaturen weiter verfeinert und die vielversprechendsten Designs zum Testen ausgewählt.

Dann übernahmen die Biologen die Übertragung des In-Silico-Designs auf die Lebensform. Sie verwendeten die Eizellen aus den Embryonen des Frosches Xenopus laevis (Xenobots, die lebenden Roboter leitet seinen Namen von dieser Froschart ab) und erntete die Stammzellen. Diese geernteten Stammzellen wurden getrennt und Hautzellen und Herzmuskelzellen wurden geschnitten und in enger Annäherung an die früher erhaltenen Designs zusammengefügt.

Diese zusammengesetzten, neu konfigurierten Lebensformen waren funktional – Hautzellen bildeten eine Art Architektur, während die Muskelzellen eine kohärente Fortbewegung bewirken konnten. Während der späteren Tests stellte sich heraus, dass sich Xenobots entwickelt haben, um Fortbewegung, Objektmanipulation, Objekttransport und kollektives Verhalten durchzuführen. Darüber hinaus können sich die hergestellten Xenoots im Falle von Beschädigungen und Verletzungen selbst erhalten und selbst reparieren.

Diese computerentworfenen Kreaturen könnten in der intelligenten Medikamentenverabreichung verwendet werden. Sie könnten auch bei der Reinigung von Giftmüll helfen. Aber mehr als jede Anwendung ist es eine wissenschaftliche Leistung.

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Referenzen

1. Kriegman S el al, 2020. Eine skalierbare Pipeline für das Design rekonfigurierbarer Organismen. PNAS 28. Januar 2020 117 (4) 1853-1859; Erstveröffentlichung 13. Januar 2020 DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.1910837117
2. The University of Vermont News 2020. Team baut die ersten lebenden Roboter. Veröffentlicht am 13. Januar 2020. Verfügbar ab https://www.uvm.edu/uvmnews/news/team-builds-first-living-robots.

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