AUS DEM SPIEGEL
Ausgabe 15/2009

Biologie Der Dreiarmige von Aberystwyth

An einer walisischen Universität entstand der erste Roboter, der selbständig forscht und experimentiert. Sein nächstes Ziel: ein Mittel gegen Malaria.

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Tag und Nacht ist der Roboter Adam am Forschen; die Rätsel der Hefe lassen ihm keine Ruhe. Zischend und brummend macht er seine Versuche, drei Greifarme kreisen geschäftig, auf kleinen Schlitten sausen Pilzproben herum. Ab und zu pflückt ein Arm sich die Fracht und schiebt sie mit einer kellnerhaft geschraubten Drehung in den Brutschrank.

Mit den üblichen Robotern hat Adam wenig Ähnlichkeit; er sieht eher aus wie ein vollgestopfter Laborschrank. An seinem Forscherfleiß jedoch besteht kein Zweifel: Adam hat schon einiges herausgefunden über Erbgut und Stoffwechsel der Hefe. Vergangene Woche erschien ein Artikel darüber im Fachmagazin "Science". Wohl keiner Maschine zuvor wurde eine ähnliche Ehre zuteil.

Der Weg zu dem famosen Apparat führt nach Wales, in die rundlichen Hügel des Küstenstädtchens Aberystwyth. Dort ist der Roboter Adam an der Universität beschäftigt; mitsamt seinen Gerätschaften füllt er ein containergroßes Gehäuse.

Seit zehn Jahren baut der Computerforscher Ross King an einem Automaten, der selbständig experimentieren kann. Der dreiarmige Gehilfe von Aberystwyth soll den Menschenkollegen die Mühsal langwieriger Versuchsreihen abnehmen - und viel schneller zu einem Ende kommen.

Bislang schlägt Adam sich nicht schlecht. Mit einfachen Fragen der Hefeforschung wird er allein fertig. Je nach Aufgabe wählt der Roboter Experimente aus, die ihm sinnvoll dünken, und holt die passenden Hefestämme aus dem Gefrierschrank. Er beträufelt sie mit Nährstoffen, beäugt, wie die Pilze wachsen, legt sie zwischendurch auf einen Rüttler und wäscht, falls nötig, die Trägerplatten. Am Ende wertet er das Resultat aus und entscheidet, welchen Versuch er als Nächstes unternimmt.

So kann man den Roboter tagelang sich selbst überlassen. Nur gelegentlich verlangt er nach einem Techniker, der ihm Chemikalien nachfüllt.

Für einige Enzyme der Hefe konnte Adam bereits klären, auf welche Gene sie zurückgehen. Kings Forschergruppe speiste ihn zu diesem Zweck mit einem Modell, das darstellt, wie im Hefestoffwechsel bestimmte Biomoleküle auseinander hervorgehen. Adam begann mit einer Reihe von Vermutungen: Welches Gen könnte da an welcher Stelle beteiligt sein? Dann überprüfte er jede Vermutung durch Versuche mit Hefezellen, denen dieses oder jenes Gen entfernt worden war.

Erst die Software, die im Inneren waltet, macht aus dem Automaten eine neuartige Erkenntnisfabrik. Sie befähigt ihn, Vermutungen anzustellen und sodann die fehlerhaften durch Probieren zu widerlegen - Adam beherrscht, mit einem Wort, den Kern der wissenschaftlichen Methode.

"Als wir anfingen, waren wir erstaunt, dass es so was noch nicht gab", sagt Computerforscher King. In vielen Laboren stehen zwar mächtige Automaten, die Erbgut zerschnipseln und Arzneistoffe testen. Doch meist werfen sie einfach nur Unmengen von Daten aus. Das Auswerten ist Sache der Wissenschaftler, und die kommen kaum mehr hinterher. Adams Vorzug ist, dass er seine Experimente im Idealfall selbst zum Abschluss bringt. Und der Mensch, seiner Mühsal entledigt, hat den Kopf wieder frei für das höhere Denken.

Gezielte Suche: Wie Roboter Adam funktioniert
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Gezielte Suche: Wie Roboter Adam funktioniert

Besonderen Bedarf sieht King in der Pharmaforschung. Dafür steht, im Schrank neben Adam, bereits ein neuer Roboter bereit: Eve. Im Sommer beginnt Eve mit der Suche nach Wirkstoffen gegen Malaria. Sie kann dafür auf einen Vorrat von 14.400 Substanzen zugreifen. Damit wird sie gegen den Erreger des Tropenfiebers, einen einzelligen Parasiten namens Plasmodium, vorgehen. Als Ziele der Attacken müssen Hefezellen herhalten, denen Schlüsselmoleküle des Plasmodiums eingeschleust wurden. Das genügt, um zu testen, was den Erreger hemmen oder gar zerstören könnte.

Bei der herkömmlichen Suche nach Medikamenten ist bislang mehr oder minder blindes Probieren die Regel: Die Analysemaschinen pflügen sich einmal in voller Breite durch das Arsenal der denkbaren Stoffe. Danach können die Forscher zusehen, was sie mit den Daten anfangen.

Eve dagegen lernt. Der Roboter probiert anfangs eine zufällige Auswahl von Stoffen, aber schon nach den ersten vage positiven Reaktionen hält er inne: Er analysiert die beteiligten Moleküle und sucht nach ähnlichen Mustern in ihrer Gestalt. Die meisten Gemeinsamkeiten sind in Wahrheit ohne Bedeutung, aber Eve kann mit weiteren Experimenten den Kreis der Kandidaten eingrenzen.

King ist überzeugt, dass findige Automaten schon bald in den Laboren Einzug halten. "Anders können wir die Datenmengen gar nicht mehr bewältigen", sagt er. "Schon das Verständnis einer Hefezelle wird eine aberwitzige Menge von Experimenten erfordern."



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