Mit sanften Schwimmzügen gleitet das filigrane Gebilde durchs Wasser. Doch was hier wie eine gewöhnliche Qualle erscheint, hat nicht die Evolution hervorgebracht, sondern der Mensch: ?Medusoid? nennen die Forscher ihr bizarres Konstrukt, das sie aus Silikon und Herzmuskelzellen von Ratten erschaffen haben.
Der Medusoid soll dabei helfen, die Funktionsweise von Muskelpumpen besser zu verstehen, erklären die Forscher um Janna Nawroth vom California Institute of Technology. Sie sind davon überzeugt, dass man die Funktionsweise eines Organs am einfachsten erforscht, indem man es selbst baut. Damit sei aber keine einfachen Kopien oder Nachbauten gemeint, sondern vielmehr Neukonstruktionen, die Lösungen und Antworten auf bestehende Probleme bieten. Als Experimentiersystem haben sich die Forscher Quallen als Vorbild gesucht, da deren Fortbewegungsmethode auf rhythmischen Muskelkontraktionen beruht, ähnlich wie bei der Pumpfunktion des Herzens.
Bei Quallen erzeugen die Muskelkontraktionen den Rückstoßeffekt ihres Fortbewegungssystems. Jahrelang beschäftigten sich die Forscher mit dem ?Pumpen? der Quallen – wie die Muskeln angeordnet sind, wie ihre Körper sich zusammen ziehen und sich wieder entspannen, wie strömungstechnische Effekte ihr dabei helfen oder sie behindern. Erst nachdem die Wissenschaftler diese Funktionen genau verstanden hatten, haben sie sich daran gemacht, selbst eine Qualle zu entwerfen.
?Wir haben die Rattenzellen genommen, und sie als Qualle neu organisiert. Dieses Ding schwimmt und pumpt herum wie eine Qualle, genetisch gesehen ist es aber eine Ratte?, sagt Co-Autor Kit Parker von der Harvard Universität. Für die Konstruktion des Medusoids nutzten die Forscher ein elastisches Silikon-Polymer als Grundlage. Die Strukturen dieser Trägersubstanz füllten sie mit Herzmuskelzellen von Ratten, in einer ähnlichen Anordnung, wie sie auch natürliche Quallenmuskeln aufweisen. Um die Muskeln zur Kontraktion anzuregen, wurde das Wasser, in dem sich der fertige Medusoid befand, kurz unter Strom gesetzt. Und tatsächlich: Die halbsynthetische Qualle begann, sich mit perfekt synchronisierten Bewegungen fortzubewegen ? so, wie eine echte Qualle.
Die Forscher haben sich nun weitere Ziele auf dem Weg zu einem hochentwickelten Hybridwesen gesteckt: Der nächste Schritt soll sein, ein komplett eigenständiges System zu entwickeln, das mit Sinnesorganen ausgestattet ist und sein eigenes Futter suchen kann. Eine solche Konstruktion könnte jahrelang bestehen, ohne dass man sich zum Beispiel über Batterien Gedanken machen müsste. Gleichzeitig wollen die Forscher ihr Konzept ? die Natur nicht zu kopieren, sondern neu zu konstruieren ? auch auf andere Bereiche anwenden. In der Medizin gäbe es dafür Anwendungsmöglichkeiten, sind sie überzeugt. Beispielsweise Mini-Pumpen, die unsere Organe bei der Arbeit unterstützen.
Janna Nawroth (California Institute of Technology) et al.: Nature Biotechnology, DOI: 10.1038/nbt.2269 © wissenschaft.de ? Sabine Kurz
