De ‘stofwisseling’ (afbreken en opbouwen) die wordt gecreëerd in een microvloeistofsysteem met obstakels (C) (afb: Cornell-univ.)
Het is wat je robots noemt. Uitgaande van DNA hebben onderzoekers van het Amerikaanse Cornell-universiteit nano-botjes met een ‘stofwisseling’ gemaakt, die die zich kunnen verplaatsen en wellicht ook kunnen evolueren via genetische mutaties. Het lijkt heel in de verte op iets wat in werkelijkheid al bestaat: leven.
Allang hebben robotontwerpers zich laten inspireren door de natuur. Zo rond de eeuwwisseling begonnen onderzoekers zich bezig te houden met nanorobotjes, waarbij heftig geleend werd uit de wereld van de biologie, waarbij vaak ook DNA werd gebruikt (dat blijkt prima ‘bouwmateriaal’ te zijn). Al in 2017 wisten onderzoekers van Caltech DNA-robotjes te maken die zich konden verplaatsen en pakketjes konden afleveren voor, onder meer, gerichte medicijnafgifte.
Dat alles is echter klein bier vergeleken bij waartoe levende systemen in staat zijn. Die zijn kunnen zichzelf onderhouden en groeien via zelfassemblage. Dan Luo en Shogo Hamada van de Amerikaanse Cornell-universiteit hebben een nu een DNA-botje gemaakt dat zijn eigen stofwisseling heeft (nou ja, stofwisseling). “Die robotjes zijn niet werkelijk levend”, zegt Luo, “maar komen dichter bij biologisch gedrag dan ooit tevoren.”
Voor het verwezenlijken van hun plannen ontwikkelden de onderzoekers een DNA-bouwsysteem, Dash in afko. Daarmee vormen die robotjes zich op een manier die wel iets weg heeft van levende systemen, stelt de onderzoeker van Chinese komaf.
‘Fabricageproces’
Het ‘fabricageproces’ gaat uit van stukjes DNA met slechts 55 nucleotiden (de bouwstenen van DNA) die aangroeien tot DNA-ketens die enkele mm’s lang zijn. Vervolgens wordt er met behulp van vloeistoffen die of DNA afbreken of die zorgen voor ketenverlenging in een microvloeistofsysteem een spel van opbouw en afbreek gespeeld.
Luo: “Opbouw en afbraak zijn de elementen van stofwisseling voor de onderhoud van een organisme of om nieuwe cellen te maken ter vervanging van de dode.” Die dynamiek geeft de DNA-botjes de mogelijkheid zich tegen de stroom in te verplaatsen te midden van allerlei obstakels (zie plaatje). Dat lijkt een beetje op de manier waarop mosselen zich verplaatsen. De onderzoekers bekijken nu op welke manier ze die ‘robotjes’ kunnen prikkelen om naar voedsel te zoeken of om licht te vermijden, bijvoorbeeld.
Tot nu hebben de ‘robotjes’ nog maar afbraak/opbouwcyli meegemaakt voor ze de ‘geest’ gaven. Het idee is dat de botjes zich vernieuwen, via, bijvoorbeeld, replicatie. Daarbij zouden ook mutaties kunnen ontstaan.
Ik schrijf dit allemaal zo op, maar vraag me meteen af: Waarom dat? We hebben dat soort systemen toch al? Maar goed, zoals vaker gezegd ben ik een leek op alle terrein zonder al te veel fantasie. Het lijkt me hartstikke leuk om te doen. Dat wel.
Misschien horen we nog van het (Chinese) duo. De onderzoekers erkennen ook dat het allemaal nog erg primitief is. Het idee is deze bouwseltjes te gebruiken als sensoren voor DNA of als productie-eenheden van eiwitten. Hamada: “Het metabolisme opent de weg naar een nieuw terrein in de robotica. Het leven is miljarden jaren geleden begonnen uitgaande van een paar moleculen, net zoiets als met onze materialen.”
Bron: Futura-Sciences