De druppel rechtsboven heeft zich zojuist gedeeld. Of voortgeplant, zo je wilt.

Met mengsels van organische oliën, een tot labrobot verbouwde 3D-printer, een webcam, beeldherkenningssoftware en een hele hoop fantasie kun je Darwiniaanse evolutie simuleren in een petrischaaltje. Of iets dat er een beetje op lijkt, valt op te maken uit een publicatie van Lee Cronin en collega’s van de University of Glasgow in Nature Communications.

Het idee is dat je die organische stoffen in telkens andere verhoudingen met elkaar mengt. Het mengsel druppel je in een petrischaaltje met een bodempje water (of eigenlijk loog) en vervolgens volg je met de webcam wat de druppels doen.

Volgens Cronin kunnen er verschillende dingen gebeuren. Belangrijkste drijfveer is het Marangoni-effect, waarbij toevallige verstoringen van de oppervlaktespanning de druppel doen bewegen. Dat kan langzaam of snel gaan, en het tempo kan veranderen doordat één van de componenten enigszins in water oplost of er mee reageert. Ook kunnen de druppels aan elkaar en/of tegen de wand van het petrischaaltje aan klitten, uit elkaar vallen of helemaal de waterfase in diffunderen. Uiteindelijk kom je op minstens 9 mogelijke gedragspatronen uit, waarvan een aantal die je van tevoren niet direct zou verwachten.

Uiteraard heeft zo’n druppel van zichzelf geen enkele overlevingsdrang. Die ken je er dus kunstmatig aan toe, via een computeralgoritme dat uit de gefilmde tempo’s van deling, beweging en trilling een tamelijk arbitraire ‘fitnesswaarde’ destilleert. Vervolgens doe je het experiment over met iets anders samengestelde druppels, kijkt of de ‘fitness’ verbetert, en baseert daarop de samenstelling voor experiment nummer drie. Zo ga je net zo lang door als je wilt; in deze publicatie werd na 21 generaties gestopt.

Als je dit met de hand moet doen ben je veel te lang bezig. Vandaar dat Cronins groep een eerder zelf in elkaar geknutselde 3D-printer, type RepRap, heeft verbouwd tot labrobot, met hulp van een tweede RepRap die de gewijzigde onderdelen uitprintte. De robot maakt de mengsels aan op basis van de feedback van de beeldherkenning, laat er telkens vier druppels van vallen in een petrischaaltje, en spoelt na afloop de hele proefopzet nog schoon ook.

Het is uitgeprobeerd met 1-octanol, diëthylftalaat, 1-penmtanool en octaanzuur óf dodecaan als ingrediënten, in water dat op pH 13 was gebufferd. Inderdaad blijk je zo een soort evolutie te kunnen creëren, waarin de ‘fitness’ van de druppels langzaam stijgt.

Cronin beschouwt het als een eerste proof of principle. Uiteindelijk wil hij naar een systeem toe dat die labrobot niet meer nodig heeft om verder te evolueren, zodat je het vanuit een ‘chemisch agnostisch’ standpunt zou kunnen omschrijven als ‘kunstmatig leven’.

bron: Nature Communications, University of Glasgow