Umělé zvíře nebo robot? Rejnok se zlatou kostrou a svaly potkana

Nezvyklé spojení živých buněk a mechanického robota představili vědci z Harvardovy univerzity. Jejich umělý rejnok dokáže plavat díky potkaním svalovým buňkám, které vědci naučili reagovat na světlo.

Umělý rejnok z harvardské dílny Kipa Parkera. | foto: Karaghen Hudson/Michael Rosnach

Fyzika Kipa Parkera z Harvardu prý poprvé napadlo pustit se do robotiky zhruba před pěti lety, když uviděl v akváriu medúzu - alespoň tak to řekl reportérům časopisu Science. V roce 2012 pak jeho tým uveřejnil popis umělé medúzy. Nazvali ji „medusoid“, a tvořilo ji uměle vyrobené pružné tělo, které se dokázalo stáhnout, a tedy i pohybovat, díky vrstvě buněk z potkaního srdce.

Tento „položivý“ stroj nebyl příliš výkonný a elegantní, a pro Parkera s kolegy představoval jen první stupeň k vytváření lepších a výkonnějších „umělých tvorů“. Další krok představili v červenci v časopise Science. Je jím malý rejnok, znovu poháněný srdečními buňkami z potkana a řízený světlem.

V laboratořích na Harvardu už malých výtvorů vznikla více než stovka. Jsou drobounké: hmotnost je zhruba deset gramů, délka cca 1,5 centimetru. Jádrem zařízení je zlatá (a tedy nemagnetická) kostra obalená vrstvou pružné „umělé hmoty“ (polymeru). Pohon tvoří zhruba 200 tisíc potkaních buněk, konkrétně buněk srdečního svalu, položených jako slabé vlákno z jedné vrstvy buněk na horní straně „rejnoka“. (Buňky jsou odebrané ze zárodků potkanů ve věku zhruba dvou dní.)

Potkaní buňky prošly před položením na kostru zvířete genetickou modifikací: vědci do nich vložili gen z řas, který je při ozáření modrým světlem donutí zareagovat stažením (tzv. optogeneze je standardní výzkumná metoda, ne výtvor týmu). Pokud tedy na rejnoka dopadne modré světlo, jeho tělo se prohne vzhůru, jak se svalové buňky stáhnou. Když světlo přestane svítit a stah povolí, zlatá kostra se pružně prohne na druhou stranu, a tak se celý „živý stroj“ pohybuje vpřed. Jednoduchý systém umožňuje i pohyb do stran, protože na každé ploutvi jsou buňky reagující na jinou frekvenci. Podle toho, jaké světlo je ozařuje, může se tedy hýbat jedna či druhá ploutev, a tak je možné měnit směr.

Umělý rejnok z harvardské dílny Kipa Parkera. Viditelná je pouze kovová kostra.

Vyladit svalový pohon a pružnou kostru do funkční podoby trvalo celé měsíce a zhruba dvě stě pokusů. I tak je stále primitivní a neprakticky pomalý: maximální rychlost umělých „rejnoků“ je zhruba 1,5 milimetru za sekundu (cca 5,5 metru za hodinu). Ale to je v podstatě jedno - jde stále o experimentální a hledání možnosti velmi mladé technologie, která zatím zůstává pevně zakotvena v laboratořích.

„Položiví“ rejnoci by koneckonců mimo ně ani nepřežili. Dokáží se pohybovat jen v roztoku s živinami, ze kterých získávají energii, o teplotě odpovídající potkanímu tělu. I v něm přežijí buňky jen omezenou dobu zhruba několika dní. Je to v podstatě spojení velmi jednoduché - za deset let možná řekneme primitivní - „biotechnologie“ (jednoduché vrstvy buněk jednoho typu) s velmi prostou mechanickou konstrukcí (v podstatě pružinou). Už jen přidat třeba další vrstvu buněk nad tu původní je nevyřešený problém - a přidat pokožku, která by mu umožnila přežít v jiných podmínkách by bylo samozřejmě mnohem obtížnější.

A co s tím?

Potenciál spojení některých biologických prvků s mechanikou a elektronikou, je ovšem evidentně velmi zajímavý směr výzkumu, jehož konců dnes nedokážeme dohlédnout. Autoři „rejnoků“ zmiňují, že svůj výzkum směřují k pochopení funkce srdce s cílem vytvořit jednoho dne srdce umělé. Naše „pumpa“ je v podstatě poměrně jednoduchý orgán - s velkou nadsázkou v podstatě dutý sval - ale rozhodně je mnohem, mnohem komplikovanější než cokoliv, co je dnes možné vytvořit ze živých buněk v laboratoři.

V dohledné době se to patrně nezmění, a tak praktické dopady v tomto oboru budou asi skromnější - umožní třeba lépe pochopit, jak přesně srdce funguje. Šéf harvardského týmu Kit Parker třeba spekuluje, že by výsledky mohly pomoci při vývoji nového typu kardiostimulátorů, které by byly optické místo elektronických. Ale i to je zatím jen spekulace.

Výsledek by také mohl být inspirací pro tzv. měkkou robotiku, tedy vytváření strojů, které se dosti výrazně liší od tradiční vize robotů z „oceli a křemíku“. Uměle vytvořené svaly by například mohly představovat zajímavý typ pohonu pro ta použití, kde jsou baterie neprakticky velké, či robot nemůže být stále připojený ke zdroji energie. A možná také ne, uvidíme, jak rychle se různé technologie (od baterií k biotechnologiím) budou vyvíjet. Pohled na „roborejnoka“ s potkaním srdcem je ale dobrou připomínkou, že budoucnost se může od našich představ hodně lišit a možných směrů vývoje mnoho.

Autor:
  • Nejčtenější

Vyplatilo se Němcům opustit jádro? Studie odhaluje překvapivé zjištění

Norská studie dokazuje, že masivní investice do obnovitelných zdrojů energie přinesly Německu v posledních 20 letech mnohem menší redukci emisí skleníkových plynů, než jakou by zajistily za výrazně...

3. října 2024

Parní lokomotiva, která nikdy nemohla přijet uhlím napřed

Vedle parních lokomotiv „obyčejné“ konstrukce vznikaly také parní lokomotivy méně obvyklé, až vyloženě neortodoxní, kam patří i stroje systému Fairlie. Obousměrné lokomotivy Fairlie vypadají na první...

30. září 2024

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

{POPISEK reklamního článku, také dlouhý přes dva a možná dokonce až tři řádky, končící na tři tečky...}

Opravdu byste se před T. rexem neschovali ani v autě?

Za poslední čtvrtstoletí se objevilo několik studií, které přišly s odhady konkrétní síly a tlaku, jimiž dokázal Tyrannosaurus rex působit na svoji kořist. Výsledky různých výzkumů se značně liší v...

29. září 2024

Bojová technika se roztavila. Jak Sověti testovali jaderné zbraně na civilistech

Premium

Stalo se před 70 lety. Sovětský svaz v rámci tajného projektu vývoje jaderných zbraní provedl pokus, při němž si na svých vlastních lidech – civilistech i vojácích – testoval, co nukleární výbuch umí...

28. září 2024

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

{POPISEK reklamního článku, také dlouhý přes dva a možná dokonce až tři řádky, končící na tři tečky...}

Baptistický kazatel i jaderný inženýr. Exprezident Carter slaví stovku

V pořadí 39. prezident USA raději užíval v úřadě lidovější jméno Jimmy než formálnější James Earl. Měl se stát po otcově vzoru úspěšným pěstitelem burských oříšků, ale lákala ho veřejná služba,...

1. října 2024

Je Intel v koncích? Ždímá AMD akumulátor? Vyzkoušeli jsme nové procesory

Vyzkoušeli jsme notebooky s nejnovějšími procesory AMD, Intel a Qualcomm. Víme, jaký výkon nabídnou, jak rychle vyždímají akumulátor a podle čeho si je máte vybrat a jaký skok představují oproti...

5. října 2024

Když selžou padáky, může SpaceX nově zachránit astronauty i díky motorům

Kosmická loď Crew Dragon vozí astronauty na oběžnou dráhu a zpět už od roku 2020, ale přesto její vývoj nekončí. Nově může v případě nouzové situace využít své silné motory SuperDraco k bezpečnému...

5. října 2024

Prázdná raketa Vulcan se vydala na cestu, raketoplán nebyl včas připravený

V páteční poledne byla po několika malých odkladech vypuštěna druhá americká raketa Vulcan. Ještě letos na jaře to vypadalo, že ponese na oběžnou dráhu raketoplán Dream Chaser na premiérovou...

4. října 2024  10:40,  aktualizováno  13:28

Všestranný laptop se silou AI. Asus má stylovou a praktickou novinku

Advertorial

Taková kombinace vlastností se u notebooků jen tak nevidí. Nový ASUS Zenbook S 14 je laptop se špičkovým designem a zpracováním, parádním displejem, nízkou hmotností a přitom vysokým výkonem i...

4. října 2024

Lucie Zelinková: Nikdy jsem se tématu mateřství věnovat nechtěla. Všechno je jinak
Lucie Zelinková: Nikdy jsem se tématu mateřství věnovat nechtěla. Všechno je jinak

Moje témata patří snad k těm nejvíce nepopulárním, která ve společnosti kolují, říká v podcastu Netabuj knihomolka, influencerka a maminka malé...

Škoda odhalila nový elektromobil Elroq na Vltavě, ceny startují na 800 tisících

Škoda představila v Praze, v reprezentativní budově Občanské plovárny, svůj nový elektromobil. Model Elroq je od...

Vyplatilo se Němcům opustit jádro? Studie odhaluje překvapivé zjištění

Norská studie dokazuje, že masivní investice do obnovitelných zdrojů energie přinesly Německu v posledních 20 letech...

Horší než nejčernější scénář. Převézt zboží nešlo, říká majitel vyplavené firmy

Jeseníkem se prohnala velká voda, smetla většinu města, nešetřila domy ani firmy. Malé říčky Bělá a Staříč způsobily...

Sexy studentka je novou hvězdou Playboye. Nafotil ji SuperStar Miro Šmajda

V létě vyhrála soutěž Hledáme Playmate 2024 a už má za sebou focení pro Playboy. Studentka Sandra Taškovičová (19) z...

V dubnu zrušil asistovanou sebevraždu, nyní se Jan Kavalír dočkal dcery

Bývalý fitness trenér Jan Kavalír (33) trpící neurosvalovým onemocněním ALS zrušil letos v dubnu asistovanou sebevraždu...