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Natur modifizieren

Natur reproduzieren

GloFish

Spidergoats

Natur & synthetische Materialien

Beispiel „GloFish“

Beispiel „Spidergoats“

„GloFish“ – transgene Zebrabärblinge, die farbgebende Gene aus Quallen bzw. Korallen enthalten.

„Spidergoats“ – transgene Ziegen, die in ihrer Milch Spinnenseiden-Proteine produzieren.

Spiderseide ist 100x stärker als natürliche Bänder, 10x stärker als Sehnen, stärker als „Kevlar“ (synthetische Faser, für Snowboards, Sturzhelme,…) und elastischer als „Nylon“.

Viele Anwendungsmöglichkeiten für Spinnenseidenproteine!

Foto: gemeinfrei. Zebrabärbling (Danio rerio).

Ursprünglich als Sensoren für Wasserverschmutzung entwickelt, inzwischen kommerzieller Vertrieb fürs Heimaquarium

Foto: www.glofish.com. Transgene Zebrbärblinge (Danio rerio).

Foto: Ray Simons, Centers for Disease Control and Prevention, Bugwood.org

Kombinationen von biologischen und künstlichen Materialien

Transgene Tiere

Hybride

Tiere mit eingeschleusten, artfremden Genen

Mehr Infos unter http://www.transgen.de/tiere/652.doku.html

Organzüchtung

Medusoid

Allgemein etwas Gebündeltes, Gekreuztes, Gemischtes - Technologien, Organismen, Systeme, etc.

Hier im Speziellen: aus Bausteinen verschiedener Organismen "zusammengebaute" Lebewesen

Gewebe-kultur

Tissue Engineering

Biologischer Ersatz für Gewebe und Organe aus der Kulturschale mithilfe von Stammzellen

Impfende Moskitos

Beispiel „Medusoid“

„Medusoid“ – quallenartiges Hybridwesen aus Silikon und Muskelzellen

Foto: Harvard University/Caltech

Bionik

Besteht aus einer dünnen Silikonfolie in Form einer ausgebreiteten Qualle, darauf wachsen Herzmuskelzellen einer Ratte

Wird Stromfeld angelegt: Kontraktion der Muskelzellen, Medusoid schwimmt in Wasser

Imitiert das Pumpen des Herzens - grundlegende Funktion des Herzmuskels wurde künstlich nachgebaut!

Beispiel „Impfende Mosquitos“

Konzept des „Flying Vaccinators“ – transgenes Mosquito, das in seinen Speicheldrüsen ein spezielles Antigen produziert, beim Stechen mit überträgt und somit eine Immunantwort auslöst! Es „impft“.

Biologie + Technik

Entschlüsselung von Erfindungen der belebten Natur und ihre innovative Umsetzung in die Technik.

Viele Beispiele auf www.bionik-vitrine.de/

Sehr effektive jedoch unkontrollierbare Impfmethode! Menschen könnten nicht selbst entscheiden und zustimmen bzw. ablehnen!

Technologie, mit der Millionen Menschen vor dem Tod durch z.B. Malaria (Erreger Plasmodium, durch Stechmücken übertragen) gerettet werden könnten!

Foto: gemeinfrei

Cyborg Beetle

Stamm-zellen

BacillaFilla

Beispiel „Cyborg-Beetle“

„Cyborg-Beetle“ – ferngesteuerter Käfer mit Mikrochip am Rücken, der Funkbefehle (in elektrische Impulse umgewandelt) ins Gehirn oder in die Flugmuskeln leitet.

Militärische Interessen:

von der U.S. Militärforschungsbehörde DARPA mitfinanziertes Projekt

Natürliche Fähigkeiten der Tiere (brauchen wenig Energie, bleiben lange in der Luft,..) mit maschineller Steuerung kombiniert

Für Überwachungsmissionen oder Rettungsmaßnahmen (Käfer mit Kamera und Wärmesensor ausgestattet, um Vermisste zu finden).

Beispiel „BacillaFilla“

„BacillaFilla“ – genetisch veränderte Bodenbakterien, die feine Risse in Betonstrukturen besiedeln und dort eine Mischung aus CaCO3 und einem bakteriellen Kleber produzieren.

Foto: H. Sato und M. Marhabiz, U.C. Berkeley

http://www.scienceandentertainmentexchange.org/article/scientist-spotlight-michel-maharbiz-0

http://www.nzz.ch/aktuell/startseite/lebendige-marionetten-1.2711063#

Natürliche und umweltfreundliche Methode, Betonkonstruktionen eine längere Lebensdauer zu verleihen!

Ressourcen und Umwelt werden geschont!

Foto: Rachel Boyd

Weitere Infos zum Projekt: http://2010.igem.org/Team:Newcastle

Human Enhancement

Künstliche Luftröhre

Künstliche Blutzellen

"Optimierung" des gesunden Menschen durch verschiedenste Maßnahmen

Beispiel künstliche Luftröhre

Foto: Karolinska University Hospital

Wurde erstmals im Juni 2011 erfolgreich einem Patienten transplantiert, der an Speiseröhrentumor erkrankt war.

Besteht aus einem synthetischen Luftröhrengerüst aus Nanopolymer + körpereigenen adulten Stammzellen des Patienten (keine Abstoßung!)

Künstliche Luftröhre wurde zwei Tage lang in einem eigens dafür entwickelten Bioreaktor in einer Nährlösung mit geeigneten Wachstumsfaktoren gezüchtet.

http://www.welt.de/gesundheit/article106485405/Patient-lebt-ein-Jahr-mit-kuenstlicher-Luftroehre.html

Human Enhancement

Medikament-produktion in transgenen Tieren

Natur & Technik

Ziel die Verbesserung des im Prinzip normal funktionierenden, gesunden menschlichen Körpers oder auch von einzelnen seiner Organe.

Steigern – aufwerten – erhöhen

Beispiel künstliche Blutzellen

SchülerInnen, die konzentrationsfördernde Wirkstoffe einnehmen, um bessere Leistungen zu erbringen

Legales und illegales Doping bei SportlerInnen

Technische Implantate, die unsere Lebensdauer verlängern (z.B. Herzschrittmacher)

Synthetische Erythrozyten (2009)

Aufgebaut aus einer Schicht von Hämoglobin und anderen Proteinen + einem Donut-förmigen Polymer-Gerüst, das sich später von selbst auflöst.

Übrig bleiben elastische, biokompatible Proteinhüllen mit Eigenschaften echter Blutzellen: können Sauerstoff transportieren und durch Kapillaren fließen, die dünner als ihr eigener Durchmesser sind.

Was sind die Ziele? Was ist ethisch vertretbar und was nicht?

Foto: gemeinfrei, von links nach rechts: natürliche Blutzellen: Erythrozyt, Thrombozyt und Leukozyt Rasterelektronenmikroskopische Aufnahme

Verwendung als Blutersatz oder als zielgerichtetes Transportmittel für Medikamente oder Farbstoffe (z.B. für bildgebende Verfahren in der Diagnostik von beschädigten Blutgefäßen)

Seit 2012 auch synthetische Blutplättchen

Prothesen

"Cyborg" - cybernetic organism: Mischwesen aus lebendigem Organismus und Maschine

Technische, funktionell ähnliche Produkte wie z.B. künstliche Hüftgelenke, Arm- und Beinprothesen, etc.

Trans-humanismus

Künstliches Fleisch

Künstliches Genom

Beispiel künstliches Fleisch

in vitro Fleisch = Laborfleisch aus der Zellkultur, aus tierischen Stammzellen, die programmiert sind, Muskelgewebe zu bilden.

Ziel ist es, Fleisch im industriellen Maßstab synthetisch herzustellen. Möglich wäre auch eine optimierte Rezeptur (Zusatz von Vitaminen, …etc. ).

Foto: Umberto Salvagin

Bis jetzt ist es gelungen, sehr dünne Schichten von Muskelgewebe zu züchten:

als Bestandteil von Wurst oder Burger, allerdings ist die Technologie noch nicht ausgereift und viel zu teuer.

Geeignete Technologien für komplexere drei-dimensionale Strukturen der Zellen z.B. für Steaks gibt es noch nicht.

Neues Zeitalter durch die Verschmelzung von Mensch und Maschine?

Phänomen Transhumanismus

Neue „Ära“ der Menschheit? Verschmelzung von Mensch und Maschine – Science Fiction oder bereits Realität?

Fortschreitende Technisierung des Menschen durch Forschung an z.B. Gehirn-Computer Schnittstellen

Anwendung in der Unterstützung von „Locked-In“ oder Epilepsie-PatientInnen

http://hirnforschung.kyb.mpg.de/erkenntnisse/behandlungen-und-therapien/gehirn-computer-schnittstellen.html

Gedankengesteuerter Roboter

ARTE-Doku „Welt ohne Menschen“

http://www.golem.de/specials/bci/

Foto: TU Berlin

Next Nature

Exploring the nature caused by people

Next Nature

Der Mensch verändert seinen Lebensraum und seine Umwelt und schafft dadurch eine „Next Nature“

 Natur reproduzieren

 Natur modifizieren

 Natur schaffen

Vortrag von Koert van Mensvoort (Vater des philosophischen Konzepts der Next Nature):

Wie schaffen wir die „nächste Natur“?

Medizinische Forschung

„Verbesserung des Menschen“, Verlängerung des Lebens, Steigerung der Gesundheit, genetische Selektion, künstliche Organe und Gewebe, genetische Modifikation, …

Veränderung unserer Umwelt

Klimawandel, Rohstoffabbau…

Technische Entwicklung

Computer, Internet, Bionik, Kybernetik, …

Synthetische Biologie

synthetische biologische Systeme für bestimmte Zwecke, z.B. bakterielle Fabriken

Lebensmitteltechnologien

neuartige Lebensmittel

Architektur

Wirtschaftssysteme

Next Nature

Exploring the nature caused by people

Soll der „Ersatz“ von Organen oder Körperteilen nur bei Funktionsverlust erlaubt sein oder auch, wenn es darum geht, die Leistungsfähigkeit des Menschen zu steigern?

Würde eine Gesellschaft aus „perfekten“ Menschen besser funktionieren?

Ein Projekt von

Darf sich der Mensch selbst optimieren? Ist das auch „natürliche Evolution“?

Beispiel

künstliche Luftröhre

Was ist

synthetisch?

Was darf alles in welchem Ausmaß im Menschen ersetzt werden? Künstliche Luftröhren, Herzklappen, Beinprothesen – gibt es etwas, was nicht akzeptabel wäre?

Was ist

"Natur"?

Wird in vitro Fleisch von den KonsumentInnen angenommen oder will niemand auf sein Schnitzerl wie eh und je verzichten?

Ökologische Vorteile: 1/4 der Landmasse der Erde wird für Tierhaltung verwendet! Mit der Umstellung auf weltweite in vitro Fleischproduktion könnten wieder 25% der festen Erdoberfläche mehr mit Wälder und Wiesen bedeckt sein!

Alternative zur Massentierhaltung - kein Tierleid mehr!

Beispiel

künstliches Fleisch

gefördert von

Beitrag zu Welternährung! Vom Jahr 2000 – 2005 wird sich laut Prognosen die Fleischproduktion verdoppeln!

Künstliches Blut könnte auch zu missbräuchlichen Zwecken eingesetzt werden – z.B. unerlaubte Bestandteile, die Nebenwirkungen zeigen; Thema Doping

Viehzucht verursacht enormen Wasserverbrauch und hohe Treibhausgas-Emissionen – durch Umstellung auf in vitro Fleischproduktion würden diese um knapp 20% sinken! Der Klimawandel könnte gebremst werden!

Macht es Sinn, „künstliches Blut“ mit optimierter Rezeptur herzustellen – je nach Bedarf (Erwachsene, Kinder, Babys…)?

Natur erschaffen

Beispiel

künstliche Blutzellen

Das mit Operationen verbundene Risiko könnte wesentlich gesenkt werden, da es keine Abhängigkeit mehr von Blutspendern gäbe und Abstoßungsreaktionen nicht mehr vorkommen würden.

Metabolic Engineering

Artemisinin

Proto-zellen

Design von neuen Stoffwechselwegen

Metabolic Engineering – gezielte genetische Veränderung und Optimierung von Stoffwechselwegen

Beispiel: Antimalaria-Mittel ARTEMISININ

  • pflanzlich, nur in geringen Mengen verfügbar
  • Design und Implantierung eines komplexen synthetischen Stoffwechselweges in Hefe

10 Gene für mehrere einzelne Stoffwechselprozesse wurden aus drei unterschiedlichen Organismen zusammengeführt und gentechnisch optimiert.

ZIEL IST DIE GROßTECHNISCHE, BILLIGE PRODUKTION des Anti-Malaria Medikamentes

Protozellen - Leben de novo erschaffen?

Protozellen sind künstliche Systeme mit Eigenschaften von lebenden Zellen. Sie werden im Reagensglas aus RNA, Proteinen und Lipiden zusammengebaut.

Abbildung: Protozelle mit einer Membran aus Fettsäuren, darin befinden sich katalytische RNAs, die sich replizieren können. Entstehen Fehler kommt es zur Mutation, katalytische RNAs mit neuen Eigenschaften können entstehen.

EVOLUTION im REAGENSGLAS nachvollziehen!

Design von neuen Stoffwechselwegen aus natürlichen Bausteinen aus verschiedenen Organismen

Grafik: Janet Iwasa, cc/by-nc-nd3.0 http://exploringorigins.org/

Wo ist die Grenze zwischen lebender und toter Materie?

Synthetische Biologie

Gentechnik trifft auf Ingenieurswesen - neue Lebensformen zu bestimmten Zwecken künstlich erschaffen

Neuartige Funktionen

Synthetische Biologie erklärt

Ziele der Synthetischen Biologie

Was ist Synthetische Biologie?

Innovative Konzepte für neue Eigenschaften planen und umsetzen

XNA

Neuartiges Informationsträgermolekül

XNA, eine künstliche Alternative zu DNA und RNA

besteht wie DNA aus Phosphatrückgrat, verbindenden – jedoch veränderten Zuckermolekülen (Desoxyribose ersetzt mit neuen, im Labor synthetisierten Zuckern) und den vier Basen Adenin, Guanin, Cytosin und Thymin

Eigenschaften wie DNA: XNA kann genetische Information speichern und bestimmte Funktionen in einem künstlichen Evolutionsszenario entwickeln

Vielfältige medizinische Anwendungen, Einblicke in die Entstehung des Lebens gewinnen

Orthogonales System - Biosicherheit! Kein Austausch von genetischer Information mit der natürlichen Umwelt!

www.rsc.org/chemistryworld/News/2012/April/xna-hna-primordial-life-dna-evolution-chemistry.asp

http://www.laborjournal.de/rubric/archiv/stichwort/w_12_06.lasso

Farben hören

„Farben hören“ – Cyborg Neil Harbisson

Foto gemeinfrei

Leidet an seltener Erkrankung, bei der keine Farben sondern nur Kontraste wahrgenommen werden können

Trägt einen Farbsensor („Eyeborg“), der neben dem Auge angebracht ist und die fokussierte Farbe zu einem am Kopf installierten Chip sendet. Dort werden die Farbfrequenzen in hörbare Frequenzen umgewandelt und ermöglicht somit Neil Harbisson die Farbe als Ton zu interpretieren.

Vortrag von Neil Harbisson:

Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Neil_Harbisson

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