Neue Xenobots: Forscher erschaffen programmierbare Organismen mit Gedächtnis

Schon vor einiger Zeit präsentierten amerikanischer Forscher sogenannte Xenobots. Dabei handelt es sich um neue Lebensformen, die gezielt zusammengesetzt werden. Die Arbeit für die Wissenschaftler beginnt zunächst am Computer. Dieser arbeitet mit einem evolutionären Algorithmus und entwirft das jeweils beste Design für eine bestimmte Aufgabe. Weil dazu einiges an Rechenleistung benötigt wird, griffen die Forscher auf ein Supercomputer-Cluster an der Universität zurück. Die Vorgaben des Algorithmus werden dann im Labor in die Tat umgesetzt. Als Basis dienen Stammzellen von Fröschen. Diese werden gezielt weiterentwickelt und dann nach den Plänen des Computers zusammengesetzt. Auf diese Weise entstehen Lebensformen, die es so auf der Welt noch nicht gibt – eben die besagten Xenobots. Diese verfügen über erstaunliche Fähigkeiten und können zumindest in der Theorie eine Vielzahl an Aufgaben übernehmen.

Bild: Doug Blackiston / Tufts University

Eine denkbare Aufgabe: Ablagerungen in den Arterien abtragen

So sind die programmierbaren Organismen in der Lage, sich auf ein Ziel zuzubewegen und sich selbst zu heilen. Denkbar wäre beispielsweise eine Nutzung in der Medizin. So wurde bereits mit Xenobots experimentiert, in die ein spezieller Transportbeutel integriert wird. Auf diese Weise könnten dann etwa Medikamente gezielt an den gewünschten Ort im Körper transportiert werden. Eine andere Idee besteht darin, spezielle Organismen zu entwerfen, die in den menschlichen Arterien Ablagerungen bekämpfen. Ebenso denkbar wäre es aber auch, dass die Xenobots Mikroplastik suchen und verwerten. Bisher allerdings stand die Entwicklung der künstlichen Organismen noch ziemlich am Anfang. So überlebten diese in der Regel nur wenige Tage. Nun aber haben die Forscher der Tufts University und der University of Vermont weitere Fortschritte vermeldet. So konnte unter anderem die Lebensdauer der Xenobots deutlich erhöht werden.

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Den Forschern sind drei wichtige Verbesserungen gelungen

Zusätzlich ist es gelungen, einige weitere Verbesserungen zu implementieren. Die Fortbewegung etwa basiert nun nicht mehr auf Muskelzellen, sondern erfolgt durch sogenannte Zilien. Dabei handelt es sich um haarige Fortsätze, die in der Natur eigentlich die Aufgabe haben, Fremdkörper von Schleimhäuten zu trennen. Durch die neue Antriebsform konnte die Struktur der Xenobots weniger komplex gestaltet werden, was deren Einsatzfähigkeit in der Praxis erleichtert. Außerdem erhielten die programmierbaren Organismen nun eine Art Gedächtnis. In der Praxis bedeutet dies, dass gemachte Erfahrungen mithilfe von Farbveränderungen auf der Oberfläche abgespeichert werden. Als besonders wirksam könnte sich allerdings die letzte Verbesserung erweisen: Denn die im Labor entworfenen Organismen können nun auch gemeinsam agieren. Insbesondere bei großflächigen Aufgaben dürfte dies von Bedeutung sein. Bis es zu den ersten Einsätzen in der Praxis kommt, dürfte dennoch noch etwas Zeit vergehen.

Via: Science Robotics