Von KI entworfene 'lebende Roboter' bieten eine potenzielle neue Grundlage für die regenerative Medizin
Wenn die Fortpflanzung das Kennzeichen des Lebens ist, dann könnten die ersten 'lebenden Roboter' der Welt gerade aus einer Petrischale in Burlington, Vermont, herausgetreten sein. Zugegeben, 'herausgetreten' mag übertrieben sein (die von KI entworfenen 'Xenobots' rollten stattdessen unspektakulär in der Schale herum), aber sie haben dabei etwas ziemlich Bemerkenswertes erreicht. Die winzigen Pac-Man-förmigen Kreaturen sammelten Froschstammzellen aus der Lösung, in der sie schwammen, und bauten Kopien von sich selbst – und die Bedeutung dessen kann nicht genug betont werden.
Das für die Entwicklung verantwortliche Team – von der University of Vermont, der Tufts University und dem Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering an der Harvard University – baute auf Forschung auf, die sie letztes Jahr enthüllten, als sie die ersten Roboter schufen, die vollständig aus lebenden Zellen bestanden (die verwendeten Zellen wurden aus Frosch-Embryonen entnommen). Obwohl diese ersten Roboter rein organisch in ihrer Struktur waren, wurden sie nicht als lebende Organismen betrachtet, da sie keine Fähigkeit zur Selbstreplikation hatten – eine der grundlegendsten Eigenschaften eines Lebewesens.
Das hat sich dieses Jahr alles geändert.
Neue Lebensformen
In dem Bestreben, ihren Xenobots Leben einzuhauchen, engagierte Sam Kriegman, Ph.D., Co-Leiter des Teams, die KI an der University of Vermont und bat sie, eine Xenobot-Elternstruktur zu entwerfen. 'Die KI kam nach monatelanger Arbeit mit einigen seltsamen Designs heraus,' sagt Kriegman, 'einschließlich eines, das Pac-Man ähnelte. Es ist sehr unintuitiv. Es sieht sehr einfach aus, aber es ist nichts, was ein menschlicher Ingenieur sich ausdenken würde. Warum ein winziger Mund? Warum nicht fünf?'
Trotz Fragen zum vorgeschlagenen Design der KI wurden diese Ergebnisse dennoch verwendet, um einen Eltern-Xenobot zu bauen. Dieser Elternteil schaffte es, Kinder zu bauen und baute weiter Enkelkinder. Beängstigende Sache – nicht nur, dass wir einen sich selbst replizierenden Roboter geschaffen haben, sondern auch, dass ein anderer von uns gebauter (eine KI) ihn für uns entworfen hat. 'Die Menschen dachten schon seit langer Zeit, dass wir alle Wege herausgefunden haben, wie Leben sich reproduzieren oder replizieren kann,' sagt Douglas Blackiston, Ph.D., der die Xenobot-Eltern zusammengebaut hat, 'aber das ist etwas, das noch nie zuvor beobachtet wurde.'
Nun, die Vorstellung von menschengemachten, sich selbst replizierenden Kreaturen mag einigen Menschen einen Schauer über den Rücken jagen, jedoch müssen wir uns noch keine Sorgen über Pac-Man-ähnliche Invasoren machen, die die Kontrolle über den Planeten übernehmen. Das Selbstreplikationssystem der Xenobots ist noch nicht vollständig ausgereift, wobei der Prozess nach einigen Generationen zum Erliegen kommt. Nichtsdestotrotz sind die Implikationen dieses biotechnologischen Fortschritts enorm tiefgreifend, insbesondere im Bereich der Medizin.
Xenobots und regenerative Medizin
Regenerative Medizin ist ein Begriff, der Behandlungen umfasst, die auf geschädigte Gewebe abzielen und sich hauptsächlich auf selektiven Zellersatz und -reparatur konzentrieren. Mit dem Hauptziel der Verjüngung wird sie oft als Anti-Aging-Medizin betrachtet. Was uns jedoch daran hindert, sie effektiv zu entwickeln, ist unsere Unfähigkeit, den Zellen genau mitzuteilen, was wir von ihnen wollen.
Die Arbeit an der Universität von Vermont hat uns gerade viel näher gebracht.
Die embryonalen Froschzellen, die die Xenobots gesammelt haben, hätten sich normalerweise zu Froschhaut entwickelt. In den Händen des Teams aus Vermont wurden die Zellen jedoch umfunktioniert. 'Wir setzen sie in einen neuartigen Kontext,' sagt Michael Levin, Ph.D., Co-Leiter der Forschung. 'Wir geben ihnen die Möglichkeit, ihre Multizellularität neu zu überdenken.'
Obwohl die Zellen das Genom eines Frosches hatten, waren sie von jedem vorbestimmten biologischen Weg befreit und konnten ihre kollektive genetische Intelligenz nutzen, um etwas völlig anderes zu erreichen. 'Wir arbeiten daran, diese Eigenschaft zu verstehen', sagt Bongard. 'Es ist wichtig für die Gesellschaft als Ganzes, dass wir studieren und verstehen, wie dies funktioniert.'
In der Tat. Wenn man unser zunehmendes Verständnis der Zellstruktur mit der Fähigkeit einer KI kombiniert, biologische Werkzeuge nach Bedarf zu erstellen, könnten wir bald weit mehr Kontrolle über unsere eigenen Zellen haben als je zuvor – die Forschung des Teams aus Vermont gibt uns die Möglichkeit, den Verfall durch zelluläre Alterung zu bekämpfen und die menschliche Langlebigkeit zu erhöhen.
‘Wenn wir wüssten, wie man Zellansammlungen dazu bringt, das zu tun, was wir von ihnen wollen, dann wäre das letztendlich regenerative Medizin,’ sagt Levin. ‘Das ist die Lösung für traumatische Verletzungen, Geburtsfehler, Krebs und Alterung. All diese verschiedenen Probleme existieren, weil wir nicht wissen, wie wir vorhersagen und kontrollieren können, was Gruppen von Zellen aufbauen werden. Xenobots sind eine neue Plattform, die uns dies lehren kann.’
Anti-Aging-Technologie zur Realität machen
In diesem frühen Stadium ist es schwer, die potenziellen Anwendungen von Xenobots wirklich zu erfassen. 'Alles, was wir tun können, ist, die Vorteile dieser Technologie gegenüber traditionellen Robotern zu betrachten,' sagt Bongard, 'nämlich dass sie klein, biologisch abbaubar und im Wasser glücklich sind.' Während dies sie möglicherweise gut für die Landwirtschaft, die Produktion von kultiviertem Fleisch oder kostengünstige Wasserentsalzung macht, besteht kaum ein Zweifel daran, dass Anti-Aging-Technologie eines der Hauptforschungsgebiete der Zukunft sein wird. Die Aussicht, altersbedingte Krankheiten in die Geschichtsbücher zu verbannen, wird sicherlich verlockend genug für jedes Forschungsteam sein, noch bevor man an die finanziellen Belohnungen denkt.
Regenerative Medizin mag noch nicht in greifbarer Nähe sein, aber mit dem Aufkommen selbstreplizierender Xenobots haben wir sicherlich einen großen Schritt in diese Richtung gemacht. Mit der Möglichkeit, dass unsere eigenen Zellen umprogrammiert werden können, um die Kennzeichen des Alterns zu bekämpfen, werden wir nicht nur länger leben, sondern es auch mehr genießen können – Sie könnten fit und gesund bis ins dreihundertste Lebensjahr bleiben. Daher sollten Sie das nächste Mal, wenn Sie Pac-Man spielen, vielleicht etwas ernster nehmen, denn sein Verwandter, der Xenobot, könnte Ihnen in naher Zukunft das Elixier des Lebens bringen.
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