Elegantes Hybrid-Wesen

Sind Maschinen mit biologischen Komponenten Teil unserer Zukunft? Die Vorzeichen dafür verdichten sich: Jetzt haben Forscher von der Universität in Harvard einen schwimmenden Bioroboter gebaut. Er besteht halb aus leblosen Bauteilen und halb aus lebenden Zellen. Mit seinem flachen, durchsichtigen und nur 16 Millimeter langen Körper ähnelt er einem Rochen.

Licht spielt bei dem Hybrid-Wesen eine entscheidende Rolle. Seine rund 200.000 lebenden Muskelzellen von Ratten regieren auf Lichteinstrahlung. Durch sie können die Bioingenieure den Körper steuern. Diese genmanipulierten Zellen ziehen sich zusammen sobald Licht auf sie fällt, damit bekommt er Vortrieb, schreiben die Forscher um Sung-Jin Park im Wissenschaftsmagazin „Science“ (8. Juli 2016). Die Zellen geben die Bewegungs-Signale weiter, in dem sie Muskel-Aktivierungs Signale an die Nachbarzellen übertragen. Damit gibt es eine Kettenreaktion. Es entsteht eine elegante, wellenförmige Bewegung, die der von Rochen in der Natur entspricht. „Eine periodische, optische Stimulation ermöglicht dem Rochen eine rhythmische Vorwärtsbewegung“, schreiben die Forscher.

Im seinem Innern hat der Bioroboter ein Goldskelett. Das Zusammenspiel aus Skelett und Muskeln erzeugt eine wellenförmige Bewegung. Mit Lichtpulsen haben die Forscher den Rochen sogar schon um Hindernisse gesteuert.

In einer isotonischen Lösung schwimmt der Roboter selbstständig und erreicht ein Tempo von rund 3,2 Millimeter pro Sekunde. Seine Energie zieht er aus Glukose, die in der Flüssigkeit vorhanden ist und die die Zellen aufnehmen. Damit halten die Forscher die Zellen lange am Leben: In einem Experiment hatte die Maschine nach sechs Tagen noch 80 Prozent der ursprünglichen Leistung.

Es ist schon Tradition: Die Robotik schaut von der Natur ab. Schon seit vielen Jahren verbinden Forscher zum Beispiel Gehirnzellen mit Chips und lassen sie erfolgreich interagieren. Ähnlich wie Bienen, bestäuben Mini Drohnen, Blumen. Bionische Handprothesen werden mit dem Nervensystem verbunden. Sie werden über Signale aus dem Gehirn gesteuert.

Sung-Jin Park und seine Kollegen sind überzeugt, dass Zwitter-Wesen wie ihr Hybrid-Rochen, die biologische und künstliche Komponenten vereinen, in Zukunft autonom und anpassungsfähig gebaut werden und sogar komplexes Verhalten an den Tag legen werden.