Kunstigt liv skal redde Venedig
Venedig synker i havet. Men forskere håber, at et kunstigt koralrev skabt af ’levende’ byggematerialer kan redde byen.

Fremtidsvision: Protoceller kan om 10-20 år skabe et koralrev under Venedigs huse, hvilket ville stoppe byen i at synke længere ned i det fundament af ler, som byen står på nu. (Foto: iStockphoto)

Levende byggemateriale kan om 10-20 år være med til at redde kulturperlen Venedig fra en våd grav. Det håber i hvert fald forskerne.

I gamle dage var vandet et genialt forsvar mod angribende hære, men nu har den gamle allierede vendt byen ryggen.

Byen synker langsomt i havet, men et samarbejde mellem kemi og arkitektur kan stoppe den proces. Såkaldte protoceller kan programmeres til at danne kalksten omkring Venedigs fundament.

På den måde skabes et kunstigt koralrev, som er et meget mere stabilt fundament end den nuværende lerbund. Visionen er, at lerbunden erstattes med et koralrev, som dannes af protoceller.

Protocellerne, der ligner amøber, skal hældes i byens kanaler, og cellerne vil være designet sådan, at de vil søge væk fra lyset og ind i mørket ved husenes fundamenter. Her vil de begynde at danne kalksten, som hurtigt vil danne et kunstigt koralrev. Det rev vil være væsentligt mere stabilt end den undergrund af ler, som byen hviler på nu.

»Fortællingen med Venedig er vores store fremtidsvision. Det er et eksempel på, hvad vi ønsker at opnå med vores forskning. Jeg synes, vi skal tænke på, hvordan vi kan skabe en bedre fremtid,« siger Martin Hanczyc, der er lektor ved afdelingen for Fysik og Kemi ved Syddansk Universitet. På Center for Fundamental Living Technology, der i daglig tale forkortes til FLinT, arbejder Martin Hanczyc med at udvikle den levende teknologi, som med tiden kan bruges i Venedig.

Levende teknologi

Fakta

HVAD ER PROTOCELLER ?

  • Hvad er protoceller?
    Protoceller er en utrolig simpel organisme, der ikke har DNA. De efterligner levende celler, men den manglende DNA gør, at de ikke muterer. Det gør, at de ikke kan tilpasse sig andre situationer, end den de er designet til. De første protoceller blev udviklet for omkring 100 år siden, da man ville skabe kunstigt liv.
  • Hvordan styrer man dem?
    Man styrer eller programmerer protocellerne med den kemi, man kommer i dem. I eksemplet med protocellerne fra Venedig vil man komme to slags kemi i protocellen. Den ene ville gøre, at cellen kan lave kalkstensaflejringer, og den anden sikrer, at protocellen søger væk fra sollys og ind mod de mørke fundamenter.

For at en celle kan kaldes 'levende', skal den opfylde følgende tre forudsætninger:

1. Den skal kunne bruge energi til at omdanne føde til byggesten. 2. Den skal vokse og dele sig. 3. Den skal udvikle nye egenskaber.

Protocellerne opfylder kun de øverste to krav - protocellerne har ikke DNA, og det gør, at de ikke muterer og udvikler sig. »Da cellen ikke muterer, fordi den ikke har DNA, kan vi nemt styre den opgave, som protocellerne skal løse,« forklarer Martin Hanczyc.

Protocellerne programmeres til at søge væk fra lys, så kanalerne ikke pludselig bliver fyldt med koraller. (Foto: Colourbox)

»Protocellerne gør kun det, som de er programmeret til. Vi kommer også uden om etiske problemer - for det passer ikke til den klassiske forståelse af, hvad liv er. Den manglende DNA gør også, at vi kan afvise skeptikere, som er bange for, at protocellen skulle forvilde sig hen til et sted, hvor vi ikke ønsker den. Det ville nemlig betyde, at den kan tilpasse sig - det ville kræve DNA,« forklarer Martin Hanczyc. VIDEO: Martin Hanczyc arbejder sammen med forskeren Rachel Armstrong om projektet i Venedig. Hør hende fortælle om projektet og andre anvendelsesområder for den levende teknologi

Programmeres med simpel kemi

Protocellerne er baseret på kemi, og de kan programmeres med uorganisk kemi.

For hver opgave, som man tilføjer, bliver den kemiske sammensætning mere og mere kompleks og samtidig mere uforudsigelig. En opgave kan for eksempel være, at protocellen skal søge væk fra lys og ind mod mørke, mens en anden opgave er at skabe kalksten. »Vi håber, at vi kan programmere protocellerne til at gøre det, vi vil have dem til. Den måde, vi gør det på, er ved at komme bestemte kemikalier i protocellerne, som vi ved, reagerer på en bestemt måde med et andet kemikalie. Så det er kemien i cellerne, som afgør, hvordan de opfører sig, og hvilke opgaver de skal løse,« forklarer Martin Hanczyc.

Protoceller er simple

Fakta

SIMPEL KEMI GIVER KUNSTIGT LIV

De allermest simple protoceller kan man lave ud af 3-5 kemikalier, inklusiv vand. Andre er meget mere komplicerede, men så bliver det tilsvarende sværere at forudsige og kontrollere deres opførsel og funktionalitet.

Forskerne har i laboratoriet vist, at de kan lave protoceller, som kan danne kalksten. De har også skabt protoceller, som søger væk fra lys. Det bliver til gengæld svært, når de forsøger at kombinere de forskellige egenskaber til en enkelt protocelle. »Der er meget, som vi ved, hvordan vil virke. Men der er også masser af gange, hvor vi bare må prøve os frem. Desuden er der stor forskel på et laboratorium og den uforudsigelige virkelige verden. Det kan være, at nogle af protocellerne bliver spist af fisk,« fortæller Martin Hanczyc.

Udfordringer for den levende teknologi

Ideen om protocellerne har været i omløb de sidste 100 år. Lige siden man første gang prøvede at skabe kunstigt liv, har der været protoceller. Det er en lang historie, som går forud for den nuværende forskning.

I 1950-60 udviklede man protoceller, som havde et stofskifte. De kunne optage næring og omdanne det til energi. I løbet af de sidste 50 år har teknologien udviklet sig, så forskerne nemmere kan karakterisere protocellerne og udvikle dem. »Vi kæmper virkelig med at udvikle protoceller med flere funktioner. Basale ting, som det at protocellen kan reproducere sig selv. De protoceller, som eksisterer i dag, har en levetid, der varierer fra et par minutter til omkring to timer,« fortæller Martin Hanczyc. Protoceller kan designes på flere forskellige måder. Man kan f.eks. komme alt det, cellen skal bruge for at udføre sin opgave, i den. På den måde virker det som et batteri. Når ressourcerne er brugt op, virker protocellen ikke mere.

Man kan også lave protocellerne på den måde, at de selv skal finde energi og ressourcer i det miljø, de bliver sat ud i. Men det er meget nemmere at bruge batterimodellen, da man slipper for at bekymre sig om at finde ressoucer.

 

»Det er svært at forudsige, hvornår de protoceller, som kan bruges i Venedig, vil eksistere og være brugbare... måske om 10-20 år. Det ville være godt. Venedig synker meget langsomt, så vi når det nok. Det hele er spekulationer. Men Venedig er bare et eksempel. Fremtiden er at lave byggematerialer, som autonomt vedligeholder bygninger eller løser miljøproblemer,« siger Martin Hanczyc.

 

Om projektet