Anfang 2020 bauten ein Team von Informatikern der University of Vermont und Biologen der Tufts University erstmals „biologische Roboter“. Jetzt, etwas mehr als ein Jahr später, entdeckte dasselbe Team einen neuen Weg, um die sogenannten Xenobots zu bauen. eine, die viel weniger direkte physische Manipulation beinhaltet. Dies ist ein Merkmal, das die resultierenden Biomaschinen – die sich selbst zusammenstellen und durch Labyrinthe navigieren können – umso erstaunlicher macht.

Das Quanta Magazine berichtete über die neue Iteration der Xenobots der Forscher, die das Team in einem kürzlich in Science Robotics veröffentlichten Artikel skizzierte. Für dieses Experiment haben sich die Forscher, die nicht nur die Ursprünge des vielzelligen Lebens erforschen, sondern auch organische Werkzeuge bauen wollen, die sagen können, dass sie Plastik im Ozean auffressen, für einen „Bottom-up“ -Montageansatz entschieden, im Gegensatz zu “von oben nach unten.”

Während das Team die erste Xenobot-Generation aus Froschzellen herstellte, produzierte es diese Generation auf natürlichere Weise. indem Hautzellen aus Froschembryonen entfernt werden und sich zu autonomen Clustern entwickeln. Und siehe da, einige Zellen in jedem Cluster begannen, ihre Zilien – haarartige Vorsprünge, die winken und sich drehen können – als „Beine“ zu verwenden. Ermöglichen, dass die jeweiligen ganzen Cluster in wässriger Lösung als einzelne Organismen schwimmen.

“Wir sind Zeugen der bemerkenswerten Plastizität zellulärer Kollektive, die einen rudimentären neuen ‘Körper’ bilden, der sich trotz eines völlig normalen Genoms deutlich von ihrem Standard unterscheidet – in diesem Fall einem Frosch”, so Michael Levin, Professor für Biologie bei Tufts und entsprechender Autor der neuen Studie, sagte in eine Pressemitteilung. „In einem Froschembryo bilden Zellen zusammen eine Kaulquappe. Aus diesem Zusammenhang heraus sehen wir, dass Zellen ihre genetisch kodierte Hardware wie Zilien für neue Funktionen wie die Fortbewegung verwenden können “, fügte der Biologe hinzu.

Die Xenobots (ein Portmanteau der Froscharten, die die Zellen Xenopus laevis und „Roboter“ liefern) sehen selbst aus wie kugelförmiges Popcorn. Im obigen Video zeigen die Forscher, wie sie die Xenobots hergestellt haben und wie sie sich bewegen. Und tatsächlich scheinen sie wie kleine, gedankenlose Roboter. Sehr ähnlich wie etwas, das Sie in einem automatisierten Lager sehen würden. Die Bots können sogar „Communities“ zusammenstellen und Umweltinformationen mit chemischen Signalen austauschen.

Douglas Blackiston / Tufts University

Seine erstaunlichen Zellen “können spontan neue Rollen übernehmen … ohne lange Zeiträume der evolutionären Auswahl für diese Merkmale”, fügte Levin hinzu. Tatsächlich sind die Forscher erstaunt, dass sich die Xenobots überhaupt versammeln; nämlich weil ihre neuen Designs nicht in ihr Froschgenom „programmiert“ sind.

Mit Blick auf die Zukunft untersucht das Team Möglichkeiten, Xenobot-Schwärme für Anwendungen in der Biomedizin und im Umweltschutz herzustellen. Das ist zwar erstaunlich (und auch sehr gruselig), aber fast zweitrangig, wenn man sieht, wie sich Xenobots dank einer Art natürlicher „kollektiver Zellkarte“ und nicht programmierter genomischer Anweisungen selbst aufbauen. Ein Phänomen, das Sie wirklich über die Kraft (des Lebens) wundern lässt.

Douglas Blackiston / Tufts University

Feature Bild: Douglas Blackiston / Tufts University