Karaghen Hudson & Michael Rosnach Forscher haben eine neue Art synthetischer Kreatur entwickelt, bei der sie aus den Herzzellen einer Ratte einen Roboter-Stachelrochen herstellen, der dem Licht folgt.
Auch wenn der Ratten-Rochen-Hybrid sicherlich wie eine Art Frankenstein-Mischmasch klingt, handelt es sich um ernsthafte Forschung, die dazu beitragen könnte, den Weg für ein besseres Verständnis darüber zu ebnen, wie Herzen Blut durch den Körper pumpen – und darüber hinaus zu neuen Arten komplexerer Verfahren zu führen synthetische Roboter.
Der Rochen ist die Idee des Bioingenieurs Kit Parker vom Wyss Institute der Harvard University, der durch den Besuch eines Aquariums mit seiner Tochter zur Entwicklung des Cyborgs inspiriert wurde.
„Sie versuchte, einen Stachelrochen zu streicheln, und sie steckte ihre Hand ins Wasser, und der Stachelrochen entfernte sich schnell auf sehr elegante Weise von ihrer Hand“, erzählte Parker George Dvorsky Gizmodo . „Es traf mich wie ein Blitz, dass ich dieses System in der Muskulatur aufbauen konnte und dass es der [Muskel-]Schicht des Herzens sehr ähnlich sein würde.“
Als er seine Idee dem Wyss-Forscherkollegen Sung-Jin Park vorstellte, stieß das ehrgeizige Projekt zunächst auf mehr als ein wenig Bedenken.
„Ich habe mich zu ihm gesetzt“, sagte Parker zu Jon Hamilton NPR „Und ich sagte: ‚Sung-Jin, wir werden eine Ratte auseinandernehmen; wir werden es als Stachelrochen umbauen; und dann werden wir ein Licht verwenden, um es zu leiten.' Und der Ausdruck auf seinem Gesicht war sowohl Trauer als auch Entsetzen.“
Doch mit Beharrlichkeit gelang es dem Team, Parkers Vision zu verwirklichen. Der Cyborg-Stachelrochen, der nur 10 Gramm wiegt und nur etwa die Größe einer kleinen Münze hat, besteht aus einem Goldskelett, das mit einer dünnen Schicht aus dehnbarem Polymer überzogen ist. Dieser Körper, der der Form und den Flossen eines echten Rochens nachempfunden ist, ist mit etwa 200.000 lebenden Rattenherzzellen, sogenannten Kardiomyozyten, überzogen.
Diese Muskelzellen wurden gentechnisch so verändert, dass sie auf Lichtreize reagieren und die Flossenbewegungen auslösen, die dabei helfen, den Roboter durch das Wasser zu treiben. Bei Stimulation durch Licht ziehen sich die Kardiomyozyten zusammen und drücken die Flossen nach unten.
Das Design des Goldskeletts ermöglicht es, einen Teil dieser Energie zu speichern und die Flossen in einer Aufwärtsbewegung freizugeben, bevor sich die Zellen wieder zusammenziehen.
Noch beeindruckender ist die Tatsache, dass je nach Puls und Frequenz des Lichts, das auf das synthetische Lebewesen fällt, seine Richtung und Geschwindigkeit gesteuert werden können, sodass es durch das Wasser und um Hindernisse herum navigieren kann.
Das Projekt, berichtet in Wissenschaft , könnte einige neue Hinweise für Robotiker liefern, die mit Weichteilstrukturen arbeiten, und auch Meeresbiologen helfen, besser zu verstehen, wie Rochen ihre Flossen zum Schwimmen nutzen.
Aber Parkers Fokus liegt auf den Kardiomyozyten – und darauf, wie ein besseres Wissen über die Art und Weise, wie sich die Herzmuskeln bewegen, auf bessere synthetische Pumpen für den Einsatz beim Menschen hinweisen könnte, die eine Mischung aus organischem Gewebe und mechanischen Elementen verwenden.
Der Roboterrochen neben einem Rochen (Leucoraja erinacea). Bildnachweis: Karaghen Hudson
„Ich möchte ein künstliches Herz bauen, aber man wird nicht über Nacht von null auf ein ganzes Herz umsteigen.“ „Das ist eine Trainingsübung“, sagte Parker NPR . „Das Herz ist aus einem bestimmten Grund so gebaut, wie es ist.“ Und wir versuchen, so viel wie möglich von dieser Funktion zu reproduzieren.“
In der Zwischenzeit sagen die Forscher, dass sie mit ihrer Kreation vorerst fertig sind und, nachdem sie erfahren haben, was sie haben, keine weiteren herstellen werden. Aber wie klassifiziert das Team selbst seinen Cyborg angesichts seiner einzigartigen Kombination aus lebenden und robotischen Teilen? Als William Herkewitz bei Beliebte Mechanik stellt es Parker: „Ist dieses Ding lebendig?“
„Ich denke, wir haben hier eine biologische Lebensform“ Parker antwortete . „Eine Maschine, aber eine biologische Lebensform.“ Ich würde es nicht als Organismus bezeichnen, weil es sich nicht fortpflanzen kann, aber es lebt auf jeden Fall.“
„Wir haben eine Ratte in einen lichtgesteuerten Stachelrochen verwandelt“ er fügte hinzu . „Zur Hölle, alles, was [die Leute] wissen müssen, ist, dass das das Coolste ist, was sie das ganze Jahr über sehen werden.“