Čtvrtek 15. dubna 2021, svátek má Anastázie
  • schránka
  • Přihlásit Můj účet
  • Čtvrtek 15. dubna 2021 Anastázie

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.

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:

Fagradalsfjall online

Sledujte živě aktivní sopku na Islandu. Erupce začala po týdnech otřesů 19. března a zláště pak v noci nabízí fascinující podívanou.

  • Nejčtenější

Jak často se nakazí již očkovaní? Důkladná studie dala skvělé výsledky

Americké středisko pro kontrolu nakažlivých nemocí (CDC) ve svém časopise vydalo průběžné výsledky studie, která je...

Fanoušek zřejmě vyfotil tajný dron, o kterém se pouze spekulovalo

O tajném projektu výškového stealth dronu Northrop Grumman RQ-180 se spekuluje řadu let. Až nedávno se ho podařilo...

Když má umřít Bambi, veřejnost se bouří. I když si to Bambi zaslouží

Neochota zabíjet roztomile a něžně vypadající zvířátka, i když je to zrovna zapotřebí, se může snadno obrátit proti...

KVÍZ: Znáte letadla studené války? Mnohá bojovala i v horkých konfliktech

Bojová letadla z hloubi studené války k nám dnes přiletí prostřednictvím rozpoznávacího kvízu. Ať už si chcete...

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

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

Poslední bojový letoun armády USA byl něco mezi sporťákem a stíhačkou

Firma Grumman je známá především námořními letouny. Mezi typy, které jsou neprávem na okraji zájmu, patří nenápadný...

Bláznivý voyeur Tichý. Žil jako bezdomovec, dnes jeho fotky stojí statisíce

Premium V jeho domě se fotky válely po zemi, padal na ně prach i bláto z bot. Na téměř každé z nich byla skvrna od kávy nebo...

Za fotky nehody Philipa nabízeli obří sumu. Neprodal jsem, říká exšéf Kladrub

Premium Když v roce 1996 přijela do Čech britská královna Alžběta II., snad nikdo nemohl velkému milovníkovi koní a jejich...

Svačiny jsou zbytečné. Stačí jíst dvakrát denně, vysvětluje profesor Anděl

Premium Nadváhu má v Česku až 44 procent mužů a 31 procent žen. A obezitu dalších 20 procent mužů a 18 procent žen. Statisíce z...

  • Další z rubriky

STO OBJEVŮ: Hruška pro zdokonalení železa se ujala nejdříve v armádě

Seriál Ocelový věk nastal díky vojenské zakázce. Ovšem pevnou slitinu železa, uhlíku a dalších prvků lidstvo využívá i mírově....

Pět zásadních rad, které vám pomůžou přežít setkání s T. rexem

Jak lovil nejslavnější dravec dávné historie Země? Jak si hledal kořist a jak by se mu dalo uniknout?

Americká univerzita hledá někoho, kdo by oživil mrtvé a zachránil svět

Hledáte příhodné zaměstnání, ale pořád nemůžete natrefit na zajímavou nabídku? Rádi byste zaujali takový post, který je...

Když má umřít Bambi, veřejnost se bouří. I když si to Bambi zaslouží

Neochota zabíjet roztomile a něžně vypadající zvířátka, i když je to zrovna zapotřebí, se může snadno obrátit proti...

Advantage Consulting, s.r.o.
GLOBÁLNÍ PROJEKTOVÝ NÁKUPČÍ s AJ (80 - 100.000 Kč)

Advantage Consulting, s.r.o.
Jihomoravský kraj
nabízený plat: 80 000 - 100 000 Kč

Kuchyň mají na terase. Šílený plán mladých manželů je geniální

Honza a Katka se po svatbě nastěhovali do domu svých prarodičů. V patře, které obývají, jim však chybí kuchyň. A tak...

Princ Harry se vrátil do Británie na pohřeb dědečka, karanténu nestihne

Britský princ Harry přiletěl z Los Angeles na pohřeb svého dědečka prince Philipa. Na letišti Heathrow ho v neděli po...

Podstoupím úpravu prsou. Není čas cvičit a chroustat mrkev, říká Kalivodová

Andrea Kalivodová (43) se svěřila s tím, proč se rozhodla podstoupit remodelaci prsou. Operní pěvkyně v rozhovoru pro...

Pohřeb prince Philipa se bude konat 17. dubna, Harry dorazí bez Meghan

Buckinghamský palác oznámil, že pohřeb zesnulého prince Philipa se bude konat 17. dubna. Zároveň potvrdil, že princ...

Karel neskrýval, že chce syna, prozradila těhotná Lilia Khousnoutdinova

Lilia Khousnoutdinova (32) a Karel Janeček (47) se za pár týdnů dočkají miminka. Publicistka, návrhářka a cestovatelka...