Op afstand bestuurbare insecten zijn allang geen sciencefiction meer

Al een jaar of tien wordt er gewerkt aan het radiografisch bestuurbaar maken van insecten. Met de kever, de kakkerlak en de mot lukt dat al een beetje. Nu is de libelle aan de beurt.

Afrikaanse reuzenkever, gemaakt door NTU Singapore. Beeld Nanyang technological university

Al de hele dag zoemen ze om ons heen. Libellen, een stuk of wat. Wat hebben die hier nou te zoeken, midden in oorlogsgebied? Totdat iemand van onze eenheid er eindelijk eentje uit de lucht weet te slaan. Blijkt het insect op zijn rug een soort machientje te dragen, door dunne draadjes verbonden met de kop. Een spion. We worden gevolgd.

Zó zou het uiteindelijk moeten gaan met de wonderlijke nieuwe generatie libellen waaraan wetenschappers in Boston werken. Libellen die je op afstand kunt besturen om de vijand in de gaten te houden of wellicht - de onderzoekers noemen een dwarsstraat - te helpen met het bestuiven van gewassen, het volgen van het verkeer of het meten van de luchtkwaliteit. De insecten zijn cyborgs: deels levend wezen, deels machine. Waarbij het machinegedeelte letterlijk ingeplugd zit in hun hersenen.

Hoofdonderzoeker Jesse Wheeler ziet al helemaal voor zich hoe dat moet. Eerst moeten zijn libellen hersencellen krijgen die door genetische manipulatie gevoelig zijn gemaakt voor licht. Dat is een inmiddels beproefde laboratoriumtechniek, waardoor je zenuwbanen heel gericht kunt 'aanschakelen' met licht. Die lichtprikkels komen van minuscule glasvezeltjes, die Wheeler in de hersenen van het insect wil aanbrengen. De bijbehorende apparatuur draagt de libelle op zijn rug: een gps-ontvanger en wat micro-elektronica op zonnecellen, amper een gram zwaar. Je toetst de coördinaten in, en hup, onderweg is de libelle - helemaal zelfstandig.

Zombies

Althans: dat is het plan. Want eerlijk is eerlijk, voorlopig zoemt de berugzakte libelle alleen nog rond in Wheelers verbeelding, erkent hij desgevraagd per e-mail. 'De rugzak die je op de foto's ziet, is een proefmodel dat we de libelle hebben aangemeten om de ergonomie en de grenzen aan het gewicht te testen. We zijn nog bezig ze uit te rusten met de eerste generatie van deze rugzakjes en ze vliegend te filmen, zodat we de software kunnen ontwikkelen die nodig is voor de zelfstandige navigatie.'

Een pril begin dus, maar toch: sciencefiction zijn op afstand bestuurbare insecten allang niet meer. In steeds meer labs verspreid over de aardbol zoemen en fladderen ze rond: dikke torren met printplaatjes op hun rug, kevers met snoertjes in hun kop, vlinders met elektrodes in hun vliegspieren. Zombies met een gehackt zenuwstelsel zijn het, dansend naar het pijpen van de eerste de beste afstandsbediening die je op ze richt.

Kakkerlak van Backyard Brains. Beeld Backyard Brains

Kakkerlak

Maker Backyard Brains, New York
Techniek elektrostimulatie antennes, bluetooth
Status commercieel verkrijgbaar

Bizarre technieken

De wonderlijke opmars van de cyborginsecten begon zo'n tien jaar geleden. Op een congres in Arizona gaven ingenieurs van de onderzoekstak van het Amerikaanse leger Darpa toen een zeldzaam inkijkje in wat ze achter de schermen zoal onderzochten. Er volgde een reeks even indrukwekkende als rare filmpjes, van motten die letterlijk op afstand bestuurbaar leken en aan het uiteinde van een snoer bungelende kevers die na een druk op de knop de vleugels uitsloegen.

Een reeks bizarre technieken, lag daaraan te grondslag. In New York had het 'mottenteam' onder leiding van moleculair-bioloog David Stern elektrodes aangebracht in verpoppende rupsen van de tabakspijlstaart, zodat de elektronica letterlijk vergroeit met de vlinder. Aan de Berkeley-universiteit van Californië knutselde een ander team intussen aan kevers: ze rustten reuzentorren en Afrikaanse reuzenkevers uit met batterijtjes en in het brein gestoken elektrodes. De dieren bleken te kunnen opstijgen, tot een halfuur lang rondjes te kunnen cirkelen in de lucht en na een druk op de knop weer te landen. Jammer alleen dat de kever zo groot is als een tennisbal: niet direct de onopvallende 'vlieg op de muur' die men zoekt.

De laatste jaren gaat het snel. In Boston, aan technologie-instituut MIT, krijgt biomechanicus Joe Voldman tabakspijlstaarten van de grond dankzij een nieuw implantaat gemaakt van met goud bedekt plastic. In Singapore werkt de van Berkeley afkomstige bioloog Hirotaka Sato aan bestuurbare vliegende kevers. Aan de North Carolina State University werkt elektrotechnicus Alper Bozkurt aan bestuurbare kakkerlakken. Zelfs de commercie haakt aan. Het New Yorkse bedrijfje Backyard Brains verkoopt de rugzakjes als bouwpakket: even stoeien met een flinke kakkerlak, en je kunt hem besturen vanaf je iPhone.

Libelle van Drape Laboratory. Beeld Draper Technologies

Libelle

Maker Drape Laboratory, Boston
Techniek gps, via lichtsignalen vanaf de rug
Status in voorbereiding

Gerichte seintjes

Maar één blik op de beverige laboratoriumfilmpjes die de experimenten van tijd tot tijd opleveren, is genoeg om te beseffen dat de praktijk ook weerbarstig is. Op de filmpjes zie je de insecten schokkerig bewegen, dronken rondfladderen en met tegenzin de vleugels uitslaan - dit zijn onwillige wilde dieren die opeens teugels hebben gekregen.

Wie insecten bestuurbaar wil maken, zal die teugels ook een beetje moeten laten vieren, denkt bioloog en luchtvaartkundig ingenieur Florian Muijres (Wageningen Universiteit) daarom. 'Je wilt niet het hele besturingssysteem van het insect overschrijven. Hij moet zoveel mogelijk zelf het werk doen', zegt Muijres, die zelf overigens niet met cyborgs werkt. 'Dus zul je hem heel gericht seintjes moeten geven, om hem controleerbaar te maken.'

Gericht seintjes geven is wat lichtsignalen, in elk geval op papier, het beste kunnen. In het lab wordt optogenetica, zoals de techniek heet, al ruim tien jaar gebruikt om bij proefdieren uit te vogelen welke hersencel precies welk gedrag oplevert - een beetje vergelijkbaar met het aloude touwtje-trekken op de kermis. 'Als er één techniek is waarmee je het besturingsapparaat van zo'n insect heel precies kunt beïnvloeden, is dit het', zegt Muijres.

Afrikaanse reuzenkever van NTU Singapore. Beeld Nanyang technological university

Afrikaanse reuzenkever

Maker NTU Singapore
Techniek elektrostimulatie vliegspieren, via wii-controller
Status in testfase

Gewicht

Het is alleen de vraag hoe bestuurbaar de libelle vervolgens is, zegt Guido de Croon, die aan de TU Delft werkt aan de vederlichte vliegende robotlibelle Delfly. 'Als je die diertjes ergens naar binnen stuurt en ze gaan een paar hoeken om, ben je de verbinding kwijt', weet hij. 'Dan gaat hij doen waar hij zelf zin in heeft. Tenzij je extra kunstmatige intelligentie toevoegt, die hem ook binnen vertelt waar hij heen moet.'

Een ander punt is het gewicht. Draadjes, zonnecellen, een camera, een computer: 'Dat is allemaal nog niet zo makkelijk, bij die diertjes', zegt De Croon. Neem alleen al de gps-uitrusting. 'De ontvangst wordt snel slechter naar mate je de antenne verder miniaturiseert', weet De Croon. 'En elke gram is echt een hoop gewicht.'

Ach, nuanceert Wheeler, zo'n bestuurbare libelle moet je ook zien als inspirerend idee - een tot de verbeelding sprekend luchtkasteel dat richting geeft aan de experimenten. 'Een letterlijk en figuratief vehikel voor de technologieontwikkeling', zoals hij het verwoordt. Wheeler werkt onder meer samen met het Howard Hughes Medical Institute: wellicht zijn de lichtprikkeltjes ooit te gebruiken om de hersencellen van bijvoorbeeld parkinsonpatiënten te stimuleren.

Voor de insecten zelf is er één lichtpuntje: misschien kunnen ze aan het juk van hun bestuurder ontkomen. De Croon herinnert zich nog wat er met de cyborgkevers gebeurde: 'Ze raakten eraan gewend. Na een tijdje begonnen ze de signalen te negeren: het kan me niet schelen wat jij wilt, ik ga lekker de andere kant op.'

In de rodeo van insect en machine weet De Croon wel op wie hij zijn geld zou zetten. 'Er zit enorm veel aanpassingsvermogen in zo'n heel klein breintje. Stiekem hoop ik dat het beestje de mens gaat verslaan.'

Knutselen met kakkerlakken

Antennes afknippen, draadjes aansluiten, chip op de rug lijmen. In een fascinerende minidocumentaire voor techniekplatform Motherboard knutselt journalist Alejandro Tauber zelf een bestuurbare kakkerlak in elkaar, dankzij een bouwpakket van Backyard Brains. 'Ik heb nu dus in tien minuten een cyborg gemaakt', zegt Tauber even later beduusd, terwijl hij de kakkerlak naar links en naar rechts stuurt. 'Best gek.'

Wat vindt de libelle er zelf eigenlijk van?

Motten, kevers en libellen veranderen in radiografisch bestuurbare zombies: echt aardig is het natuurlijk niet. Maar het mág wel, vertelt rechtswetenschapper Janneke Vink (Universiteit Leiden): insecten vallen, als ongewervelde dieren, niet onder de wet voor de proefdieren. 'Daarmee mis je dus de ethische waarborg, in de vorm van een proefdiercommissie die meekijkt', merkt Vink op.

Terwijl je het ombouwen van insecten tot drones toch best een schending van de waardigheid kunt vinden, stelt dierfilosoof Erno Eskens van de Internationale School voor Wijsbegeerte in Leusden. 'Dit zijn dieren die een levensagenda hebben, die van alles willen. Ze vluchten, willen eten en paren, er zitten hersenen in, ze kunnen pijn ervaren. In mijn optiek zouden ze dan ook rechten moeten hebben.'

Maar Vink ziet dat anders. Het is immers onduidelijk of insecten pijn ervaren zoals gewervelde wezens. 'Daarom zie ik met de kennis van nu onvoldoende aanleiding om voor insectenrechten te pleiten. Ik vind dat we terughoudend moeten zijn met het inzetten van het toch wel extreme mechanisme van het recht. Laten we dat liever voorbehouden aan de evident onrechtvaardige situaties.'

En dat het 'maar' insecten zijn? Eskens heeft er geen boodschap aan: 'Dat zeiden ze vroeger over slaven en vrouwen ook.'

Meer over

Wilt u belangrijke informatie delen met de Volkskrant?

Tip hier onze journalisten


Op alle verhalen van de Volkskrant rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright @volkskrant.nl.
© 2019 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden