Frankenstein-achtige xenobot samengesteld uit kikkercellen

In een experiment dat rechtstreeks uit de bekende klassieker van Mary Shelley afkomstig lijkt, bouwden onderzoekers een levende robot van hartspier- en huidcellen van een kikker. In de eerste uitvoering bestaat deze xenobot uit niet veel meer dan hartspier- en huidcellen.

De Afrikaanse klauwkikker, Xenopus laevis, leeft in het wild in de stromen en vijvers van Afrika onder de Sahara, op zoek naar voedsel dat hij met zijn poten uit elkaar scheurt. Onderzoekers van University of Vermont en Tufts University oogstten huid- en hartspiercellen van kikkerembryo’s en zetten de levende materie weer in elkaar tot een soort biologische robot – waardoor Xenopus in xenobot veranderde.

Maandenlange simulaties in een supercomputer gingen vooraf aan het bouwen van een echte xenobot. Bron; Wikimedia Commons/Sam Kriegman

Xenobots zijn de eerste robots die volledig van levende materialen zijn gemaakt. Ze zijn ontworpen op een supercomputer die natuurlijke selectie nabootst: algoritmen bepalen mogelijke effectieve weefselconfiguraties voor een xenobot om een ​​bepaalde taak uit te voeren, zoals door vloeistoffen bewegen of een lading vervoeren. De meest veelbelovende ontwerpen worden gebeeldhouwd met een kleine tang en schroeijzers, en vervolgens losgelaten in petrischalen. Daar leven de millimeter-grote plukjes van amfibieënvlees ongeveer een week voordat ze uiteenvallen. Er is geen elektronica bij betrokken. In plaats daarvan worden pulserende hartcellen gebruikt om een “biologische schakeling” te bouwen. Deze “schakeling”, ingebed in een matrix van stijve huidcellen, werkt als spieren. Gedrag wordt volledig geprogrammeerd door de structurele rangschikking van de pulserende hartcellen die in een matrix van stijve huidcellen worden vastgehouden. Zie ook deze video.

Een team van computerwetenschappers creëerde een virtuele wereld voor de xenobots en gebruikte evolutionaire algoritmen die diverse ontwerpen van xenobots toetsten om dingen te verplaatsen of een ander doel te bereiken. Dit kostte de supercomputer enkele maanden rekenwerk. Het winnende xenobot-ontwerp voor een bepaalde taak werd vervolgens nagebouwd in een petrischaaltje.

Hoewel deze hersenloze xenobots nog niet veel meer kunnen dan kruipen of zwemmen, zien de onderzoekers een groot potentieel voor xenobots in de geneeskunde en het opruimen van gevaarlijke substanties. In de toekomst kunnen xenobots worden ontworpen die drugs door het menselijk lichaam transporteren of microplastics in oceanen opvangen. De xenobots vallen vanzelf uit elkaar als de klus is geklaard.

Opmerkelijk is dit onderzoek zeker. Zal het een doodlopend eind zijn, of is dit het begin van een nieuwe klasse van robots? Het toevoegen van een centraal zenuwstelsel zou het aantal toepassingen verveelvoudigen, maar ethische problemen met zich meebrengen. Zoals Mary Shelley al beschreef.

Bron
Popular Mechanics, 2020

Laat een reactie achter

Dutch