Biologen des DARPA-Pentagons versprechen, den Tod zu besiegen, synthetische Replikanten hervorzubringen und die amerikanische Armee mit Reihen von Cyborg-Behinderten zu versorgen
Anfang April gab die US-amerikanische Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA, der vordere Forschungsflügel des Pentagons) die Eröffnung einer neuen Biotechnologie-Abteilung, des Biological Technologies Office, bekannt. Ihre Mission ist es, die Biologie in den Dienst der nationalen Sicherheit zu stellen, von der Bekämpfung von Epidemien bis zur Schaffung synthetischer Soldaten. Gleichzeitig wurde das Budget der Abteilung für das nächste Geschäftsjahr bekannt gegeben - 2,9 Milliarden US-Dollar.
Der Status von DARPA als führende Innovationsquelle ist unbestreitbar. Das Wesen der Agentur besteht darin, kontinuierlich sicherzustellen, dass die US-Militärtechnologie immer fortschrittlicher ist als die ihrer Konkurrenten. Zu den jüngsten Initiativen der Agentur gehören: die Entwicklung der humanoiden ATLAS-Roboter und vieler anderer Arten von Robotik; intelligente Prothesen, die echte taktile Empfindungen vermitteln; Programmierung künstlicher neuronaler Netze - eigentlich Computer, die auf den kognitiven Funktionen des menschlichen Gehirns basieren. Vor dem Hintergrund dieser technologischen Wunder, die genau den Seiten der klassischen Cyberpunk-Romane der Achtzigerjahre entnommen sind, ist es nicht mehr verwunderlich, nur eine Art selbstlernender Supercomputer zu entwerfen. Wenn in Zukunft eine vollwertige künstliche Intelligenz geschaffen wird, wird dies nicht von IT-Konzernen, sondern von den dunklen Genies des Pentagon (die übrigens auch die Vorläufer des Internets sind) gemacht.
Die DARPA hat der Biotechnologie schon früher gebührende Aufmerksamkeit geschenkt, aber bis jetzt gab es keine eigene Abteilung, um die gesamte Forschung in diesem interdisziplinären Bereich zu koordinieren. Genau das will die Biotechnology Development Authority, die gegründet wurde, um "die immer dynamischeren Schnittmengen von Biologie und Physik zu erforschen", korrigieren.
DARPA-Direktor Arathi Prabhakar sagte Ende März vor Kongressabgeordneten im Repräsentantenhaus, dass „die Biologie der ultimative Innovator der Natur ist, und für jede Behörde, die auf Innovation setzt, wäre es töricht, sich nicht an diesen Meister der Wissenschaft zu wenden komplexe Zusammenhänge für Inspiration und Hinweise."
„Die Biologie gehört heute zu den wichtigsten Wissenschaften, die die Zukunft der Wehrtechnik darstellen … Die Programme des Biotechnologie-Büros reichen von der einzelnen Zelle bis hin zu Organismen und deren Populationen; von dem Zeitpunkt, zu dem das Nervensignal übertragen wird, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem sich ein neues Niesvirus nach einem Niesen über den Planeten ausbreitet. Das Biotechnologie-Büro wird die extrem komplexen Mechanismen natürlicher Prozesse untersuchen und zeigen, dass sie für die Landesverteidigung eingesetzt werden können “, heißt es in einer Pressemitteilung der DARPA.
Russian Planet hat die vielversprechendsten Programme der neuen Abteilung der Abteilung kennengelernt.
Ah, sag nicht "Blut aus einer Wunde". Das ist wild
Einer der Schwerpunkte der Arbeit des Biotechnologiebüros ist die Hightech-Rehabilitation von US-Militärsoldaten nach Verletzungen unterschiedlicher Art. Laut dem US Army Institute for Surgical Research ist Blutverlust die häufigste Todesursache auf dem Schlachtfeld. Mehrere DARPA-Studien zielen darauf ab, dieses Problem zu lösen. Das Militär hat immer noch nichts Perfekteres als einen einfachen Mullverband, um Blutungen zu stoppen. Seine Wirksamkeit ist äußerst gering, denn wenn das Blut nicht aufhört, muss der Verband fast sofort gewechselt werden. Es gibt keine Möglichkeit, latente Blutungen an Ort und Stelle zu stoppen. Daher sterben viele Soldaten nicht nur auf dem Schlachtfeld, sondern auch beim Transport auf dem Weg zum Sanitätsdienst.
Arati Prabhakar.
Vor kurzem kündigte das Startup-Unternehmen RevMedx eine modifizierte Spritze an, die den Wundbereich mit 1-Zoll-Chitosan-Schwämmen füllt, die anschwellen und Blutungen blockieren. Aber nur die äußere Blutung stoppt auf diese Weise. DARPA-Spezialisten gingen noch weiter und kündigten die Schaffung des sogenannten „Stasis-Systems“an – bisher ist nur bekannt, dass es sich hierbei um ein „Schaummaterial“handelt, das Blutungen bis in die Bauchhöhle stoppt. Die FDA wird demnächst den ersten Prototyp eines tragbaren Injektionsgeräts genehmigen.
Auch wenn der Blutverlust nicht zu vermeiden ist, wird die Abteilung durch eine weitere Entwicklung weniger lebensbedrohlich gemacht und das Militär vor der drohenden Hypoxie durch Blutungen bewahrt. Wissenschaftler arbeiten an einem Medikament auf Basis von Schwefelwasserstoff, dessen Injektion die physiologischen Prozesse im Körper verlangsamt. In Tierversuchen wurde festgestellt, dass Schwefelwasserstoff den Sauerstoffbedarf der Organe reduziert, dessen akuter Mangel zu Blutverlust führt. Die Injektion einer solchen Substanz wird die Zeit, die ein Kämpfer nach einem tödlichen Blutverlust direkt auf dem Schlachtfeld verbringen kann, um auf eine Transfusion zu warten, erheblich verlängern. So hofft man bei DARPA, dass der Soldat sich selbst spritzen kann, in einen "Winterschlaf" verfällt und ausgeblutet auf medizinische Hilfe wartet - bis zu mehreren Tagen.
Behinderte Cyborgs
Agenturmitarbeiter sind sich der schier grenzenlosen Möglichkeiten der US-Behörden bewusst und leiden nicht unter falscher Bescheidenheit. So heißt beispielsweise ein Programm zur Entwicklung fortschrittlicher Prothesen ohne Probleme - „Revolutionizing Prosthetics“. Es wurde bereits 2006 ins Leben gerufen, steht aber jetzt vollständig unter der Kontrolle des Biotech-Büros.
Die ganze Zeit waren Forscher damit beschäftigt, Handprothesen zu entwerfen, die aus medizinisch-technischer Sicht viel schwieriger sind als Beinprothesen. Eine der revolutionären Prothesen, das Armsystem Gen-3, wurde bereits von der FDA legalisiert. Diese "fortgeschrittenen mechatronischen Gliedmaßen" waren laut der Website der Agentur die ersten, die der Funktionalität echter menschlicher Hände nahe kamen. Die Ziele des Programms sind noch anspruchsvoller als der Name. Und die DARPA verbirgt sie keineswegs: In Zukunft wird es in den USA keine behinderten Veteranen geben, sondern behinderte Menschen in den Reihen - nur Roboter.
„Im Rahmen der Prothetik-Revolution wird die Funktionalität von Prothesen der oberen Gliedmaßen verbessert, damit Soldaten, die ihre Arme verloren haben, eines Tages wieder ihren Dienst aufnehmen können“, heißt es in dem Programm.
Zu den spezifischen Aufgaben gehören die Erstellung von gedankengesteuerten Prothesen und Neurocomputer-Schnittstellen für Amputierte und Gelähmte. Auf dem Marktplatz von NPR am 31. März sagte Arati Prabhakar, dass Biotechnologen in diesem Bereich bereits einen großen Schritt gemacht haben. Fortschritte in der kortikalen Mikroelektrodentechnologie haben die Verbindung zwischen dem Nervensystem und kybernetischen Körperteilen so stark gemacht, dass gedankengesteuerte Prothesen allmählich zur täglichen Routine werden und Patienten, die kooperieren, bereits das "zuverlässige Neurointerface-System" des Pentagon verwenden. Zukünftige Forschungen "werden die Fähigkeit von peripheren Schnittstellen verbessern, noch mehr Informationen über die Gliedmaßenkontrolle zu verarbeiten, was Amputierten noch mehr Funktionalität geben wird."Neurophysiologen arbeiten daran, das Signal in beide Richtungen zu erhalten – damit die Prothese nicht nur vom Verstand gesteuert wird, sondern selbst taktile Signale an das Nervensystem zurücksendet, die ein Gefühl echter körperlicher Berührung hervorrufen.
Eine behinderte Person mit prothetischen Roboterarmen. Foto: DARPA
„Wir haben Freiwillige mit Lähmungen aller vier Gliedmaßen, die einer Gehirnoperation zugestimmt haben. Es geht darum, einen Chip auf der Hirnrinde zu platzieren, der die Neuronen der motorischen Zone steuert und sie umleitet, um neue, hochentwickelte Roboterarme zu steuern. In gewisser Weise haben wir die Tür geöffnet – die Verbindung zwischen dem menschlichen Gehirn und dem Rest der Welt. Lassen Sie Ihrer Fantasie freien Lauf, um zu sehen, wie weit uns das bringen wird“, sagte der Direktor von DARPA.
Ein separates Programm ist der Speicherwiederherstellung gewidmet. Nach Angaben von Ärzten haben sich seit dem Jahr 2000 mehr als 270.000 amerikanische Soldaten Kopfverletzungen unterschiedlicher Komplexität zugezogen, die zu einer Verschlechterung oder vollständigen Funktionsstörung des Arbeitsgedächtnisses geführt haben. Trotz des Ausmaßes des Problems gibt es derzeit keine wirksamen Behandlungen. Um ihr Gedächtnis wiederherzustellen, arbeitet das Biotech-Büro an einer multidisziplinären Neurotechnologie, die "Datenverarbeitung, mathematische Modellierung und modernste Schnittstellen" kombiniert. Das Ergebnis sollte ein "implantierbares neuronales Gerät" sein, das Soldaten das Gedächtnis wiederherstellt, indem es bestimmte Bereiche des Gehirns neurostimuliert.
Eine weitere Initiative zielt auf die Beseitigung der posttraumatischen Belastungsstörung (PTSD, "Vietnam-Syndrom") ab, die bei Soldaten, die die Kämpfe durchgemacht haben, sehr häufig ist. Im besten Fall führt es zu Depressionen und Migräne, im schlimmsten Fall zu Aggressionsausbrüchen unter den heimkehrenden Soldaten oder Selbstmord. Moderne Ansätze - Medikamente und Psychotherapie - können nur die schlimmsten Symptome dieses schweren psychischen Syndroms lindern. Militärärzte hoffen, auch PTSD vollständig zu besiegen, indem sie einen Neurostimulator in das Gehirn implantieren.
Im Rahmen seiner neurowissenschaftlichen Forschung berät DARPA (zumindest suggeriert) ein Expertengremium zu ethischen, rechtlichen und sozialen Implikationen. Prabhakar schließt nicht aus, dass einige dieser Forschungen nicht nur auf die Rehabilitation abzielen, sondern auch auf die Veränderung des Gehirns gesunder Kämpfer.
„Wenn wir verstehen, wie das Gehirn mit komplexen Systemen interagiert, werden wir vielleicht verstehen, wie genau Informationen einem Menschen zur Verfügung gestellt werden sollten, damit er sie besser aufnehmen kann. Das wird die Zukunft sein, in der wir beginnen, radikal neue Wege der Interaktion zwischen der Komplexität des menschlichen Gehirns und der Komplexität der Welt um uns herum zu lernen“, sagt der Leiter der Innovationsagentur.
Mensch-Maschine-Schnittstellen lassen sich durchaus an die Steuerung durch Roboter anpassen. Und wenn Ingenieure heute schon einen gedankengesteuerten zivilen Quadrocopter entwickeln, warum erwarten wir dann nicht früher oder später, dass militärische Drohnen über Neutronenschnittstellen von DARPA gesteuert werden?
Gedankengesteuerter Quadrocopter.
Und sie schufen einen Replikanten aus synthetischem Staub
Die Agentur setzt darauf, dass die nächste Generation der Wehrtechnik dem Beispiel des natürlichen, biologischen Lebens folgen wird. Synthetische Biologie wird zu einem der wichtigsten Arbeitsgebiete des Biotechnologie-Büros – die Agentur erwartet, eine Art wahnsinnige Genpflanze zur Herstellung von bisher nie dagewesenem biologischem Material mit unerforschten Eigenschaften auf den Markt zu bringen, basierend auf einem Cocktail aus lebenden Zellen, Proteinen und DNA. Ziel ist es, erstens künstliche, aber lebendige Supermaterialien zu schaffen, die für die nächste Generation mechanischer und elektrischer Geräte verwendet werden, und zweitens, buchstäblich neue Lebensformen mit derzeit kaum vorstellbarer Funktionalität zu schaffen. Aber das klingt nicht so fantastisch, wenn man bedenkt, dass Wissenschaftler Ende März die Schaffung des ersten synthetischen "Designer" -Chromosoms in der Geschichte der Menschheit angekündigt haben.
Bioingenieure machten einen wesentlichen Teil des Personals der neu eröffneten Abteilung aus. Da "biologische Technik eine leistungsstarke Technologie ist, die viele Bereiche des menschlichen Lebens beeinflussen kann", beabsichtigen die Biologen des Pentagon, eine theoretische Grundlage sorgfältig vorzubereiten - schrittweise "die Biologie in die technische Praxis umzuwandeln, Werkzeuge, Technologien, Methoden und Infrastruktur vorzubereiten". Bioengineering-Programme in Laboratorien nutzen die neuesten Entwicklungen in der synthetischen Biologie, Genomik und Proteomik, die zu einer hohen Sicherheit der Forschung und zur Verhinderung der „unerwünschten Freisetzung von Mikroorganismen“beitragen. Anscheinend hat DAPRA viel über die Gefahren einer Zombie-Apokalypse gehört.
Trotz aller Vorsichtsmaßnahmen haben Bioingenieure bereits mehr als ambitionierte Projekte angekündigt. Eines der mysteriösesten Programme läuft unter dem vorläufigen Titel Biochronicity. Obwohl "die biologische Uhr fast alle Funktionen im menschlichen Körper regelt", so Bioingenieure, gibt es noch keine klare Vorstellung davon, wie sie sich genau auf den Zellzyklus, den Stoffwechsel, das Altern und den Zelltod auswirken. Offenbar wird die Abteilung in den Stoffwechsel und das Altern eines Menschen eingreifen, ihn unter Kontrolle bringen und die Kampffähigkeit und Ausdauer der Soldaten stark erhöhen - sowohl in Bezug auf die Regeneration nach körperlichen Verletzungen als auch die Immunität gegen Krankheiten.
Bereits vor einigen Jahren hat das DARPA Biodesign-Programm, in dem das Pentagon nicht weniger unsterbliche synthetische Kreaturen kreiert, für Furore gesorgt. Ziel ist es, die „Zufälligkeit der Evolution“zu überwinden: „Biodesign nutzt ein System ingenieurwissenschaftlicher Methoden in Kombination mit Biotechnologie und synthetisch-chemischer Technologie, um neue nützliche Eigenschaften zu schaffen. Biodesign wird die Unvorhersehbarkeit der natürlichen evolutionären Entwicklung durch Gentechnik und Molekularbiologie reduzieren. Dieser Bereich umfasst künstlich gerichtete molekulare Reaktionen, die die Resistenz gegenüber Zelltodsignalen erhöhen (…)“. Für den Fall, dass der Plan der Agentur im bedrohlichsten Szenario schief geht, wie es normalerweise beim Entsetzen der Fall ist, verfügen geschaffene Wesen über ein spezielles Auslösermolekül zur Selbstzerstörung, das aus der Ferne aktiviert werden kann. Wie der Autor des Tech-Blogs Motherboard schreibt: „Warum brauchen wir mechanische Roboter, wenn man einen Replikanten erschaffen kann, um an Kriegen teilzunehmen? Wir haben noch nicht viel über potenzielle synthetische Pentagon-Soldaten gehört, aber 19,3 Millionen US-Dollar werden nächstes Jahr noch für das Biodesign-Programm bereitgestellt.
Eine Welt ohne Krankheiten
Der epidemiologische Flügel der Agentur wird nach Wegen suchen, Epidemien zu verhindern und die Folgen einer hypothetischen tödlichen globalen Pandemie (eine weitere beliebte Handlung von Science-Fiction-Katastrophenfilmen) abzumildern. Wissenschaftler glauben, dass die Unvorhersehbarkeit von Krankheitsausbrüchen ein klares Zeichen dafür ist, dass wir die Dynamik des Auftretens und der Ausbreitung von Epidemien nur unzureichend verstehen.
Nach Angaben des US-amerikanischen National Institute of Allergy and Infectious Diseases sind 44% aller in den letzten 20 Jahren gemeldeten Krankheitserreger RNA-Viren. Sie zeichnen sich durch extrem hohe Mutationsraten aus, die es ihnen ermöglichen, sich an eine sich ändernde Umgebung anzupassen, wie es bei der H1N1-Pandemie („Schweinegrippe“) 2009 der Fall war. Darüber hinaus können selbst die stärksten Antibiotika nutzlos werden, da Infektionen nach und nach Arzneimittelresistenzen entwickeln, wie es beim unbesiegbaren Stamm der Gonorrhoe der Fall ist.
Das Programm mit dem klangvollen Titel "Prophecy" untersucht die Evolution von Viren, um zukünftige Virusmutationen vorherzusagen. Das ultimative Ziel ist die Entwicklung „präventiver“Medikamente und Impfstoffe gegen Krankheiten, die die Menschheit in Zukunft bedrohen könnten. Biologen werden die virale Evolution natürlich nicht auf mathematischen Modellen vorhersagen, sondern auf völlig experimentelle Weise. Tatsächlich wird sich die Agentur mit der Züchtung von Viren beschäftigen. Gefährliche Krankheitserreger werden im Labor gezüchtet und in allen Mutationsstadien diagnostiziert, die sie durchlaufen. Anhand dieser Informationen lässt sich vorhersagen, in welche Richtung sich diese oder jene Volkskrankheit entwickeln wird. Virologen stellen demütig fest, dass sie unter Laborbedingungen versuchen werden, nur die "viralen Mutationen zu wiederholen, die bereits auf natürliche Weise aufgetreten und dokumentiert sind" - wahrscheinlich um sie davon zu überzeugen, dass sie nicht versehentlich ein Virus erzeugen, das auf dem Planeten in einem natürlichen Zustand nicht einmal existiert Umwelt. …
Auf die Frage nach dem Heiligen Gral des Biotech-Büros fasste der Direktor von DARPA zusammen: „Dies ist eine neue Materialklasse mit Eigenschaften, die wir vorher nie erhalten hätten. Dies ist eine neue Art, mit dem menschlichen Gehirn zu interagieren und die Geheimnisse kognitiver Funktionen zu lösen. Und wir sind zuversichtlich, dass es bereits Techniken gibt, mit denen wir die Ausbreitung von Infektionskrankheiten verhindern können."
