Xenobots: Biologie plus künstliche Intelligenz könnten ein Rezept für neues Leben bedeuten

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  Quantumrun-Vorausschau
• 25. April 2022

Zusammenfassung der Einblicke

Xenobots, künstliche Lebensformen aus biologischem Gewebe, sind bereit, verschiedene Bereiche zu verändern, von der Medizin bis zur Umweltsanierung. Diese winzigen Strukturen, die durch eine Kombination aus Haut- und Herzmuskelzellen entstehen, können Aufgaben wie Bewegung, Schwimmen und Selbstheilung ausführen und haben potenzielle Anwendungen in der regenerativen Medizin und beim Verständnis komplexer biologischer Systeme. Zu den langfristigen Auswirkungen von Xenobots gehören präzisere medizinische Verfahren, eine effiziente Schadstoffentfernung, neue Beschäftigungsmöglichkeiten und Bedenken hinsichtlich der Privatsphäre.

Xenobot-Kontext

Benannt nach dem afrikanischen Krallenfrosch oder Xenopus laevis, sind Xenobots künstliche Lebensformen, die von Computern entwickelt wurden, um bestimmte Rollen auszuführen. Xenobots bestehen aus und werden durch die Kombination biologischer Gewebe konstruiert. Wie man Xenobots – als Roboter, Organismen oder etwas ganz anderes – definiert, bleibt oft ein Streitpunkt zwischen Wissenschaftlern und Interessengruppen aus der Industrie.

Frühe Experimente beinhalteten die Schaffung von Xenobots mit einer Breite von weniger als einem Millimeter (0.039 Zoll) und bestehen aus zwei Arten von Zellen: Hautzellen und Herzmuskelzellen. Die Haut- und Herzmuskelzellen wurden aus Stammzellen hergestellt, die von frühen Froschembryos im Blastula-Stadium gesammelt wurden. Die Hautzellen fungierten als Stützstruktur, während die Herzzellen ähnlich wie winzige Motoren wirkten und sich im Volumen ausdehnten und zusammenzogen, um den Xenobot vorwärts zu treiben. Die Struktur des Körpers eines Xenobots und die Verteilung von Haut- und Herzzellen wurden in einer Simulation durch einen evolutionären Algorithmus autonom erstellt. 

Langfristig sind Xenobots so konzipiert, dass sie sich bewegen, schwimmen, Pellets schieben, Nutzlasten transportieren und in Schwärmen operieren, um Material, das auf der Oberfläche ihrer Schüssel verteilt ist, zu ordentlichen Haufen zu sammeln. Sie können wochenlang ohne Nahrung überleben und sich nach Schnittwunden selbst heilen. Xenobots können anstelle des Herzmuskels Zilienflecken sprießen lassen und sie als Miniaturruder zum Schwimmen verwenden. Die Bewegung von Xenobots, die von Zilien angetrieben wird, wird derzeit jedoch weniger kontrolliert als die Fortbewegung von Xenobots durch Herzmuskel. Darüber hinaus kann Xenobots ein Ribonukleinsäure-Molekül hinzugefügt werden, um ihnen ein molekulares Gedächtnis zu verleihen: Wenn sie einer bestimmten Art von Licht ausgesetzt werden, leuchten sie in einer bestimmten Farbe, wenn sie unter einem Fluoreszenzmikroskop betrachtet werden.

Störende Wirkung

In gewisser Weise sind Xenobots wie normale Roboter gebaut, aber die Verwendung von Zellen und Geweben in Xenobots verleiht ihnen eine eindeutige Form und erzeugt vorhersehbare Verhaltensweisen, anstatt sich auf künstliche Komponenten zu verlassen. Während frühere Xenobots durch die Kontraktion von Herzmuskelzellen vorangetrieben wurden, schwimmen neuere Generationen von Xenobots schneller und werden durch haarähnliche Merkmale auf ihrer Oberfläche angetrieben. Darüber hinaus leben sie drei bis sieben Tage länger als ihre Vorgänger, die etwa sieben Tage lebten. Xenobots der nächsten Generation verfügen auch über die Fähigkeit, ihre Umgebung zu erkennen und mit ihr zu interagieren.

Xenobots und ihre Nachfolger können einen Einblick in die Evolution vielzelliger Kreaturen aus primitiven einzelligen Organismen und die Anfänge der Informationsverarbeitung, Entscheidungsfindung und Kognition in biologischen Arten geben. Zukünftige Iterationen von Xenobots könnten vollständig aus Patientenzellen konstruiert werden, um beschädigtes Gewebe zu reparieren oder gezielt Krebs zu bekämpfen. Xenobot-Implantate hätten aufgrund ihrer biologischen Abbaubarkeit einen Vorteil gegenüber kunststoff- oder metallbasierten medizintechnischen Optionen, was einen erheblichen Einfluss auf die regenerative Medizin haben könnte. 

Die Weiterentwicklung von biologischen „Robotern“ könnte es dem Menschen ermöglichen, sowohl lebende als auch robotische Systeme besser zu verstehen. Da das Leben komplex ist, kann uns die Manipulation von Lebensformen helfen, einige der Geheimnisse des Lebens zu lüften und unsere Nutzung von KI-Systemen zu verbessern. Abgesehen von den unmittelbaren praktischen Anwendungen können Xenobots Forschern bei ihrem Bestreben helfen, die Zellbiologie zu verstehen und den Weg für zukünftige Fortschritte bei der menschlichen Gesundheit und Lebensdauer zu ebnen.

Auswirkungen von Xenobots

Weitere Auswirkungen von Xenobots könnten sein:

• Die Integration von Xenobots in medizinische Verfahren führt zu präziseren und weniger invasiven Operationen und verkürzt die Genesungszeiten der Patienten.
• Der Einsatz von Xenobots zur Umweltreinigung führt zu einer effizienteren Entfernung von Schadstoffen und Giftstoffen und verbessert so die allgemeine Gesundheit der Ökosysteme.
• Die Entwicklung von Xenobot-basierten Lehrmitteln, die zu verbesserten Lernerfahrungen in Biologie und Robotik führen und das Interesse der Schüler an MINT-Bereichen fördern.
• Die Schaffung neuer Beschäftigungsmöglichkeiten in der Xenobot-Forschung und -Entwicklung.
• Der potenzielle Missbrauch von Xenobots zur Überwachung führt zu Datenschutzbedenken und macht neue Vorschriften zum Schutz der Rechte des Einzelnen erforderlich.
• Das Risiko, dass Xenobots unvorhersehbar mit natürlichen Organismen interagieren, was zu unvorhergesehenen ökologischen Folgen führt und eine sorgfältige Überwachung und Kontrolle erfordert.
• Die hohen Kosten für die Entwicklung und Implementierung von Xenobots führen zu wirtschaftlichen Herausforderungen für kleinere Unternehmen und möglicherweise zu Ungleichheiten beim Zugang zu dieser Technologie.
• Die ethischen Überlegungen rund um die Entwicklung und den Einsatz von Xenobots führen zu intensiven Debatten und potenziellen rechtlichen Herausforderungen, die die zukünftige Politik beeinflussen können.

Fragen zu berücksichtigen

• Glauben Sie, dass Xenobots dazu führen können, dass bisher unheilbare Krankheiten geheilt werden, oder dass Menschen, die daran leiden, ein längeres und fruchtbareres Leben führen können?
• Auf welche anderen potenziellen Anwendungen kann die Xenobot-Forschung angewendet werden?