Eine Gruppe von Wissenschaftlern an der Cornell University hat lebensechtes Material geschaffen, das durch künstlichen Stoffwechsel angetrieben wird. Machen Sie keinen Fehler, wir sprechen von Maschinen, nicht von lebenden Organismen, als einer der Forscher, Prof. Dan Luo vom Cornell College of Agriculture and Life Scienceserklärt es dem Cornell Chronicle :
"Wir führen ein brandneues, lebensechtes Materialkonzept ein, das von einem eigenen künstlichen Stoffwechsel angetrieben wird. Wir stellen nichts Lebendiges her, aber wir schaffen Materialien, die viel naturgetreuer sind als je zuvor."
DASH
Während DNA ein genetisches Material ist, ist es auch ein Polymer, das transformiert und angepasst werden kann. Dies haben die Wissenschaftler getan, indem sie DNA-basierte Assemblierung und Synthese von hierarchischem DASH Material verwendet haben, um ein bestimmtes künstliches DNA-Material mit lebensechtem Material zu erhaltenFähigkeiten.
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In einem Papier veröffentlicht in Wissenschaftsrobotik Anfang dieses Monats geben sie alle Details dieses riesigen Sprunges für Technik . Lebensechte Maschinen müssen, wie der Name schon sagt, das Leben oder das Verhalten lebender Organismen nachahmen. Alle lebenden Organismen sind gut konzipierte Systeme der Selbstverträglichkeit. Dies geschieht durch Biosynthese und biologischen Abbau, die Herstellung neuer Zellen und dieVerfall alter.
Erstellen dynamischer Maschinen aus Biomolekülen
Die Gruppe von Wissenschaftlern bei Cornell schuf ein Biomaterial im Nanobereich die Basensequenz ist extrem klein, 55 Nucleotidsamen, das autonom in Polymere und dann sogar in mesoskalige Formen übergehen kann. Die DNA-Moleküle wurden viele, viele Male und schließlich multiplizierterreichte einige Millimeter Größe.
Danach wurde eine spezielle Flüssigkeit in a injiziert Mikrofluidikgerät das Energie und wesentliche Bausteine für die Biosynthese liefert. Mit Hilfe dieser Lösung synthetisierte die DNA neue Stränge. Das vordere Ende des Materials wuchs, während der Schwanz abgebaut wurde.
Diese grundlegende Fortbewegung ist leicht vorstellbar, wenn Sie über die Bewegung von Schleimpilzen nachdenken.
Rennen im Bioengineering-Labor und darüber hinaus
Die oben erwähnte Lokomotivfähigkeit der Biomaschinen ermöglichte es den Wissenschaftlern, sie gegeneinander anzutreten, ähnlich wie zwei Formen, die um die Fertigstellung des Brokkolis in Ihrem Kühlschrank konkurrieren.
"Selbst mit einem einfachen Design konnten wir ausgefeilte Verhaltensweisen wie Rennen entwickeln. Der künstliche Stoffwechsel könnte eine neue Grenze in der Robotik eröffnen", sagte Shogo Hamada, Dozent und wissenschaftlicher Mitarbeiter bei Cornell. "Die Designs sind immer noch primitiv, aberSie haben einen neuen Weg aufgezeigt, um dynamische Maschinen aus Biomolekülen herzustellen. Wir befinden uns in einem ersten Schritt, um lebensechte Roboter durch künstlichen Stoffwechsel zu bauen. "
Die Forscher arbeiten nun daran, das Material so zu programmieren, dass es verschiedene Reize erkennen kann, und noch mehr möchten sie, dass es autonom zwischen verschiedenen Dingen unterscheiden kann. Stellen Sie sich eine programmierte organismusähnliche Maschine vor, die sich selbst aufbautund in der Lage, Schaden zu vermeiden, während man nach den Dingen sucht, die es braucht, wie zum Beispiel Essen.
Diese Ziele mögen futuristisch klingen, aber Professor Luo ist optimistisch, wenn er darauf hinweist, dass die Schlüsselinnovation dahinter der programmierte Stoffwechsel der Maschine ist, wonach die Maschine ihn möglicherweise einfach von hier aus übernimmt.
"Alles von seiner Fähigkeit, sich zu bewegen und zu konkurrieren, all diese Prozesse sind in sich geschlossen. Es gibt keine externen Störungen", sagte Luo.