Xenobots - die neue Nanobots
Verfasst: 4. Januar 2026 16:48
Aus 2021, aber trotzdem spannend: Xenobots werden die neuen Nanobots:
Abstract:
All living systems perpetuate themselves via growth in or on the body, followed by splitting, budding, or birth. We find that synthetic multicellular assemblies can also replicate kinematically by moving and compressing dissociated cells in their environment into functional self-copies. This form of perpetuation, previously unseen in any organism, arises spontaneously over days rather than evolving over millennia. We also show how artificial intelligence methods can design assemblies that postpone loss of replicative ability and perform useful work as a side effect of replication. This suggests other unique and useful phenotypes can be rapidly reached from wild-type organisms without selection or genetic engineering, thereby broadening our understanding of the conditions under which replication arises, phenotypic plasticity, and how useful replicative machines may be realized.
Übersetzung:
Alle lebenden Systeme erhalten sich selbst, indem sie im oder auf dem Körper wachsen, gefolgt von Teilung, Knospung oder Geburt.
Wir zeigen, dass synthetische mehrzellige Gebilde sich ebenfalls kinematisch replizieren können, indem sie sich bewegend und komprimierend die in ihrer Umgebung befindlichen, vereinzelt vorliegenden Zellen zu funktionalen Selbstkopien zusammenfügen.
Diese Form der Selbsterhaltung, die bisher bei keinem Organismus beobachtet wurde, entsteht spontan innerhalb weniger Tage, statt sich über Jahrtausende zu entwickeln.
Wir zeigen außerdem, wie Methoden der künstlichen Intelligenz Gebilde entwerfen können, die den Verlust ihrer Replikationsfähigkeit hinauszögern und nebenbei nützliche Arbeit verrichten.
Dies legt nahe, dass sich weitere einzigartige und nützliche Phänotypen schnell aus Wildtyp-Organismen heraus erreichen lassen – ohne Selektion oder Gentechnik – und damit unser Verständnis dafür erweitert wird, unter welchen Bedingungen Replikation entsteht, wie weit phänotypische Plastizität reicht und wie nützliche, sich replizierende Maschinen realisiert werden können.
Bedeutung:
Aus Stammzellen des Froschs Xenopus laevis wurden kleine, bewegliche Zellverbände („reconfigurable organisms“ / Xenobots) ohne genetische Modifikation konstruiert. Setzt man diese Xenobots in eine Schale mit losen Zellen, schieben sie diese zu Haufen zusammen, aus denen nach einigen Tagen neue, bewegliche Xenobots entstehen: eine Form der kinematischen Selbstreplikation, die bisher bei mehrzelligen Organismen nicht bekannt war. Die Studie zeigt, dass biologische Systeme ohne Gen-Editing durch gezielte Neukonfiguration ihrer Form zu völlig neuen Fähigkeiten gebracht werden können – hier: eine neue Art der Fortpflanzung. Sie eröffnet die Perspektive „programmierbarer lebender Systeme“, die sich selbst vervielfältigen und dabei Aufgaben erledigen könnten, etwa das Sammeln von Partikeln oder langfristig Mikroarbeiten wie das Ordnen von Mikrochips oder das Reinigen von Umgebungen.
Im Unterschied zu klassischen Robotern wären diese Systeme aus erneuerbarem biologischem Material, potenziell selbstheilend und in komplexen Umgebungen anpassungsfähig: zugleich stellt das neue Fragen zu Sicherheit, Kontrolle und verantwortungsvoller Regulierung.
Quelle:
S. Kriegman,D. Blackiston,M. Levin, & J. Bongard, Kinematic self-replication in reconfigurable organisms, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 118 (49) e2112672118, https://doi.org/10.1073/pnas.2112672118 (2021).
https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2112672118
Abstract:
All living systems perpetuate themselves via growth in or on the body, followed by splitting, budding, or birth. We find that synthetic multicellular assemblies can also replicate kinematically by moving and compressing dissociated cells in their environment into functional self-copies. This form of perpetuation, previously unseen in any organism, arises spontaneously over days rather than evolving over millennia. We also show how artificial intelligence methods can design assemblies that postpone loss of replicative ability and perform useful work as a side effect of replication. This suggests other unique and useful phenotypes can be rapidly reached from wild-type organisms without selection or genetic engineering, thereby broadening our understanding of the conditions under which replication arises, phenotypic plasticity, and how useful replicative machines may be realized.
Übersetzung:
Alle lebenden Systeme erhalten sich selbst, indem sie im oder auf dem Körper wachsen, gefolgt von Teilung, Knospung oder Geburt.
Wir zeigen, dass synthetische mehrzellige Gebilde sich ebenfalls kinematisch replizieren können, indem sie sich bewegend und komprimierend die in ihrer Umgebung befindlichen, vereinzelt vorliegenden Zellen zu funktionalen Selbstkopien zusammenfügen.
Diese Form der Selbsterhaltung, die bisher bei keinem Organismus beobachtet wurde, entsteht spontan innerhalb weniger Tage, statt sich über Jahrtausende zu entwickeln.
Wir zeigen außerdem, wie Methoden der künstlichen Intelligenz Gebilde entwerfen können, die den Verlust ihrer Replikationsfähigkeit hinauszögern und nebenbei nützliche Arbeit verrichten.
Dies legt nahe, dass sich weitere einzigartige und nützliche Phänotypen schnell aus Wildtyp-Organismen heraus erreichen lassen – ohne Selektion oder Gentechnik – und damit unser Verständnis dafür erweitert wird, unter welchen Bedingungen Replikation entsteht, wie weit phänotypische Plastizität reicht und wie nützliche, sich replizierende Maschinen realisiert werden können.
Bedeutung:
Aus Stammzellen des Froschs Xenopus laevis wurden kleine, bewegliche Zellverbände („reconfigurable organisms“ / Xenobots) ohne genetische Modifikation konstruiert. Setzt man diese Xenobots in eine Schale mit losen Zellen, schieben sie diese zu Haufen zusammen, aus denen nach einigen Tagen neue, bewegliche Xenobots entstehen: eine Form der kinematischen Selbstreplikation, die bisher bei mehrzelligen Organismen nicht bekannt war. Die Studie zeigt, dass biologische Systeme ohne Gen-Editing durch gezielte Neukonfiguration ihrer Form zu völlig neuen Fähigkeiten gebracht werden können – hier: eine neue Art der Fortpflanzung. Sie eröffnet die Perspektive „programmierbarer lebender Systeme“, die sich selbst vervielfältigen und dabei Aufgaben erledigen könnten, etwa das Sammeln von Partikeln oder langfristig Mikroarbeiten wie das Ordnen von Mikrochips oder das Reinigen von Umgebungen.
Im Unterschied zu klassischen Robotern wären diese Systeme aus erneuerbarem biologischem Material, potenziell selbstheilend und in komplexen Umgebungen anpassungsfähig: zugleich stellt das neue Fragen zu Sicherheit, Kontrolle und verantwortungsvoller Regulierung.
Quelle:
S. Kriegman,D. Blackiston,M. Levin, & J. Bongard, Kinematic self-replication in reconfigurable organisms, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 118 (49) e2112672118, https://doi.org/10.1073/pnas.2112672118 (2021).
https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2112672118