Das ist kein Frosch, das ist ein Ro­bo­ter

Wis­sen­schaft. Erst­mals ist es ge­lun­gen, aus le­ben­den Zel­len neue Le­bens­for­men zu­sam­men­zu­bau­en.

Die Presse - - FEUILLETON -

Es klingt wie aus ei­nem Sci­ence-Fic­tionFilm: Der Mensch schafft le­ben­de Or­ga­nis­men, die es in der Na­tur so nicht gibt, und setzt sie zu sei­nen Zwe­cken ein. Ei­nem Team von Bio­lo­gen und Com­pu­ter­wis­sen­schaft­lern der Tufts Uni­ver­si­ty und der Uni­ver­si­ty of Ver­mont ist ge­nau das nun erst­mals ge­lun­gen (Pnas, 13. 1.). Ihr Start­punkt war nicht das La­bor, son­dern ein Al­go­rith­mus. Er si­mu­lier­te auf der Ba­sis ein­fa­cher Re­geln der Bio­phy­sik, wie sich die Haut- und Herz­mus­kel­zel­len der afri­ka­ni­schen Fro­schart Xen­o­pus lae­vis ent­wi­ckeln, wenn man ein paar Hun­dert von ih­nen in ei­ner be­stimm­ten Form zu­sam­men­setzt. Mo­na­te­lang rech­ne­te ein Su­per­com­pu­ter Tau­sen­de mög­li­che De­signs durch. Ei­ni­ge Er­folg ver­spre­chen­de blie­ben üb­rig. Die bau­te man in echt als Fro­sch­ro­bo­ter oder „Xeno­bots“nach: Aus den Em­bry­os kratz­te man Stamm­zel­len, die sich durch Tei­lung ver­mehr­ten. Dann nahm ein Mi­kro­chir­urg ei­ne Pin­zet­te und kleins­te Elek­tro­den, schnitt die Zel­len un­ter dem Mi­kro­skop aus­ein­an­der und setz­te sie neu zu­sam­men, nach dem Bau­plan des Al­go­rith­mus. Die Zel­len be­gan­nen wie in ei­nem na­tür­li­chen Or­ga­nis­mus, In­for­ma­tio­nen aus­zu­tau­schen und zu ko­ope­rie­ren. In ein­fa­cher Form kann sich ein Zell­ver­band so auch oh­ne Neu­ro­nen und zen­tra­les Ner­ven­sys­tem selbst or­ga­ni­sie­ren.

Die Haut­zel­len blei­ben da­bei eher pas­siv, bil­den nur die Struk­tur, die Herz­mus­kel­zel­len sor­gen durch ih­re Kon­trak­ti­on für die Fort­be­we­gung im Was­ser. Und zwar in ei­ne be­stimm­te Rich­tung, so wie vom Men­schen ge­plant und vom Al­go­rith­mus si­mu­liert. Der Un­ter­schied zum Ro­bo­ter aus Stahl, Plas­tik und Soft­ware: Die Pro­gram­mie­rer ge­ben die Tä­tig­keit nicht fix vor, son­dern su­chen nur die Form aus, bei der ein Xeno­bot das ge­wünsch­te Ver­hal­ten von selbst ent­wi­ckelt.

Wie auch bei der zwei­ten Auf­ga­be: Die Le­be­we­sen sam­meln klei­ne Par­ti­kel in ih­rem Um­feld auf. Bei ei­ner an­de­ren Art von De­sign ver­bin­den sie sich für ei­ni­ge Um­dre­hun­gen, so­bald sie kol­li­die­ren. Schließ­lich bau­te man noch Xeno­bots mit Loch, ei­gent­lich nur, um den Strö­mungs­wi­der­stand zu ver­min­dern. Aber zu­min­dest in der Si­mu­la­ti­on zeig­te sich, dass sich in die­sen Lö­chern auch klei­ne Ob­jek­te trans­por­tie­ren las­sen.

Al­les nur küh­ne Spie­le­rei­en? Von we­gen. Künf­tig könn­ten le­ben­de Mi­ni­ro­bo­ter, ge­baut aus den Zel­len von Pa­ti­en­ten, den Kalk von den Wän­den der Ar­te­ri­en krat­zen oder Arz­nei­en durch die Blut­bahn ge­zielt zum Krank­heits­herd brin­gen. Oder sie iden­ti­fi­zie­ren un­er­wünsch­te Stof­fe und ent­sor­gen sie, ob nun Gif­te im mensch­li­chen Kör­per oder Plas­tik­müll in den Welt­mee­ren. Der Vor­teil ge­gen­über üb­li­chen Ro­bo­tern: Sie ha­ben ei­ne fi­xe Le­bens­dau­er und sind bio­lo­gisch ab­bau­bar. Und, wie schon die Xeno­bots be­wei­sen: Sie hei­len ih­re Wun­den selbst – schnei­det man sie aus­ein­an­der, fü­gen sie sich wie­der zu­sam­men. Das soll ih­nen ei­ne Ma­schi­ne erst ein­mal nach­ma­chen.

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