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„Xenobots“: Von KI entworfene winzige Bioroboter können sich nun vervielfältigen

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Vor einem Jahr vorgestellte winzige Roboter aus Froschzellen können sich nun selbst vervielfältigen. Mit den sogenannten Xenobots habe man in einer bemerkenswerten Entwicklung jetzt einen neuen biologischen Organismus geschaffen, erläutert das Forschungsteam um Michael Levin von der Tufts University bei Boston. Bislang hatten sie die „neue Klasse lebender Artefakte“ aus mehreren Hundert Zellen in feinmechanischer Arbeit jeweils mühsam zusammensetzen müssen. Die Fähigkeit zur Replikation sei nun ein wegweisender Durchbruch auf dem Weg, die Xenobots einmal in Menschen einsetzen zu können, etwa um Insulin zu produzieren, oder Verletzungen am Rückenmark zu reparieren. Die Vervielfältigung erfolge außerdem so, wie es in der Natur noch nie beobachtet wurde.

Mit den Xenobots waren Anfang 2020 Bioroboter vorgestellt worden, die auf einem neuartigen Ansatz beruhten. Sie bestanden zunächst aus etwa 500 bis 1000 Haut- und Herzmuskelzellen des Krallenfrosches (Xenopus laevis), die in Handarbeit nach einem neuen Bauplan zusammengesetzt worden waren. Den hatte zuvor ein Computeralgorithmus berechnet, der so Maschinen für ganz bestimmte Aufgaben bauen sollte. So entstanden nicht nur Miniroboter, die selbstständig auf vier Beinchen durch die Petrischale krochen. Einige der weniger als einen Millimeter kleinen Exemplare waren sogar in der Lage, winzige Objekte zu transportieren. Als Treibstoff nutzen die Miniroboter die Reserven der Zellen, die mehrere Tage lang Energie liefern können.

„Einige Menschen haben gesagt, dass Xenobots keine Organismen sind, weil sie sich nicht reproduzieren können, jetzt können sie das“, meint Levin nun. Erreicht hat sein Team das demnach einmal mehr dank der Hilfe von Algorithmen. In Simulationen haben sie demnach Milliarden von Zusammenstellungen der Zellen durchprobiert, um herauszufinden, welche sich über mehr als eine Generation vervielfältigen können. Herausgekommen sei dabei eine Art halber Torus, der aussieht wie Pac-Man mit offenem Mund. Habe man die in eine Petrischale mit Stammzellen getan, hätten sie damit begonnen, diese – wie erwartet – zu Klumpen zusammenzuschieben, aus denen sich spontan neue Xenobots gebildet hätten. Bis zu fünf Generationen dieser neuen runden Xenobots seien so erschaffen worden.

Die Form der Xenobots ist quasi ihre Programmierung, erklärt Josh Bongard von der Universität Vermont, der daran mitgearbeitet hat, gegenüber CNN. Insgesamt handle es sich um Technologie in einem Frühstadium und noch gebe es keinerlei praktische Anwendung für die Bioroboter. Aber diese Kombination aus Molekularbiologie und Künstlicher Intelligenz habe viel Potenzial, nicht nur für Anwendungen im Körper. Auch Mikroplastik in Meeren könnten sie einmal einsammeln, meint das Forschungsteam. Sorgen angesichts sich selbst reproduzierender Biomaschinen müsse man sich nicht machen, versichern sie. Die kleinen Roboter seien biologisch abbaubar und sicher im Labor verwahrt. Die Forschung werde außerdem von einer Ethik-Kommission geprüft. Ihre Arbeit stellen die Forscher im Fachmagazin PNAS vor.


(mho)

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