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Der Xenobot. Hier mit vier „Beinen“. Foto: Douglas Blackiston | Tufts University
Bild: Douglas Blackiston | Tufts University

Forschungsquartett | Xenobot – Roboter aus Froschzellen

„Das sind die ersten vom Computer designten Organismen“

Nicht immer sind Roboter ratternde Maschinen aus Metall. Forscher der University of Vermont und der Tufts University haben „lebende“ Roboter aus Froschzellen entwickelt, die aussehen wie winzig kleine Wolken.

Xenobot – weder Lebewesen noch Roboter

Noch wissen die Forscher nicht, was ihre Kreation eigentlich genau ist. Biologisch gesehen, besteht der Xenobot aus Zellen, die zuvor Frosch-Embryos entnommen wurden. Zum einen sind das sogenannte pluripotente Stammzellen, zum anderen Vorläufer kontraktiler Herzzellen, also Zellen, die sich bewegen können. Ein Frosch ist der Zellhaufen trotzdem nicht, sondern vielmehr ein Roboter aus lebenden Zellen, der designt wurde, um bestimmte Aufgaben zu erfüllen.

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Evolutionäre Algorithmen

Was der Roboter können soll, haben zuvor Wissenschaftler der University of Vermont definiert. In einer virtuellen Umgebung hat ein evolutionärer Algorithmus dann verschiedene Strukturen getestet und jene aussortiert, die in der Umgebung ihre Aufgabe nicht erfüllten. Die Formen, die am Ende in der virtuellen Evolution im Computer „überlebt“ haben, dienten den Forschern als Bauplan für ihren Xenobot.

Es stellt sich heraus, dass es sehr schwierig ist, einen Organismus zu schaffen, der eine gewünschte Aufgabe erfüllt. Als Menschen gestalten wir Roboter vor allem nach unserem eigenen menschlichen Bild, oder nach Wesen, die uns bekannt sind, wie Hunden.
Unser evolutionärer Algorithmus generiert kontinuierlich viele verschiedene Designs. Einige davon sind merkwürdig, kreativ und inspirierend.

Sam Kriegman

Sam KriegmanInformatiker an der University of Vermont

Biologisch abbaubar und selbstreparierend

So ein Roboter aus Zellen hat gegenüber einem Roboter aus Metall viele Vorteile. So produziert er – nachdem er ausgedient hat – keinen Elektroschrott. Außerdem kann natürliches Zellmaterial viel besser in den menschlichen Körper eingeschleust werden als andere Materialien. Die Forscher aus Vermont sind zuversichtlich, dass Bio-Roboter in Zukunft gezielt Medikamente im Körper transportieren könnten. Momentan ist der Xenobot dafür noch viel zu groß, doch kleine „Päckchen“ tragen kann er schon.

Wir sehen dieses neu auftretende Verhalten, bei dem die Xenobots dazu neigen, Partikel aufzusammeln. Also, wenn du sie in einer Umgebung voller Partikel absetzt, räumen sie sozusagen den Müll auf dem Boden der Petrischale auf.

Douglas Blackiston

Douglas BlackistonMikrochirurg und Biologe an der Tufts University

Douglas Blackiston und Sam Kriegman sind leitende Autoren der Studie um den Xenobot. detektor.fm-Redakteurin Lara-Lena Gödde hat mit den beiden Wissenschaftlern über evolutionäre Algorithmen und die Zukunft der Bio-Roboter gesprochen. Im Gespräch mit Forschungsquartett-Redakteurin Leora Koch erzählt sie, wie die Xenobots funktionieren.