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

aktualizováno 
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:

Přechod na DVB-T2

Od 27. 11. bude zahájen postupný přechod na vysílací standard DVB-T2. Proces by měl být dokončen do poloviny roku 2020. Diváci si tak musí pořídit televizi s podporou kódování H.265 (HEVC) nebo starší televizi doplnit vhodným set-top boxem.

  • Nejčtenější

Poslední přistání chtěli utajit. Přístroje se tak třásly, že nešly odečíst

Do přistání zbývá 20 sekund a i teď přijde celá akce kapitánovi Kallbachovi jako šílený nápad. Krátká a ještě ke všemu...

Sílu nesmíte použít! Gorbačov v listopadu 1989 vyhrožoval KSČ tanky

Konec socialistických režimů ve střední a východní Evropě přišel nečekaně rychle i díky pasivitě Sovětského svazu. Jeho...

Premium

Špičkový výrobek i po letech funguje. Kvůli hloupé chybě je však k ničemu

Snoubení spotřební elektroniky a počítačů provázely porodní bolesti, které jsou z dnešního pohledu absurdní a...

Příjemné roky u pumpy? Na trh vstupuje ropa z nových nalezišť

Těžaře ropy zřejmě čekají poměrně těžké roky, spotřebitele naopak příjemnější. Suroviny na trhu v příštích letech...

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

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

Nenechal se vyprovokovat, stejně ho StB uvěznila. Ze strachu se zabil

Poslední byli z komunistického vězení propuštěni až na jaře v roce 1990. Říkalo se jim „iniciativníci“ a StB po nich v...

Premium

Tajemství zdraví je ukryto v mezilidských vztazích, tvrdí psycholog Ptáček

Jakým způsobem žijeme a přistupujeme ke svému okolí, máme vlastně z velké části předurčené. Ovlivnit nás může nejen...

Premium

Nikdo dodnes neví, kolik těch holek zůstalo zakopaných. Starosta Dubí vzpomíná

„Devadesátky“ a přelom tisíciletí byly v Dubí na Teplicku divoká léta. Řádili tu pasáci prostitutek a mafiáni. Město se...

Premium

Vémoly je mi líto. Bez něj bychom O2 arenu nevyprodali, říká šéf Oktagonu

Karlos Vémola a Attila Végh. První jmenovaný po dvou minutách padá v Oktagonu k zemi a píše tím další část příběhu,...

  • Další z rubriky

Hackeři přes víkend zkusí pomoci pacientům s roztroušenou sklerózou

Více než sto českých i zahraničních hackerů se pokusí v časovém limitu čtyřiadvaceti hodin najít řešení jedné ze čtyř...

Vědci naučili potkany řídit. Hlodavci si to podle všeho užívali

V laboratoři neurologů z Richmondské univerzity se skupina laboratorních potkanů naučila jezdit malý autíčkem. Rychleji...

OBRAZEM: Zvířata u NASA. Kolem Kennedyho kosmodromu žijí stovky druhů

Kennedyho vesmírné středisko patřící NASA je doslova obklíčeno přírodní rezervací Merritt Island, která je domovem...

Premium

V mase a uzeninách se neomezujte, šokuje nová studie. Nesmysl, tvrdí odpůrci

V tmavém mase a uzeninách se neomezujte, tak znělo nové doporučení skupiny vědců, které v říjnu vydal renomovaný...

PORADÍME: Jak vybrat zimní boty pro děti?
PORADÍME: Jak vybrat zimní boty pro děti?

Zima pomalu, ale jistě klepe na dveře, a proto je nejvyšší čas myslet na zimní obutí vašeho dítěte. Dětská nožka roste rychlostí blesku, a tak se každoročnímu nákupu sezónní obuvi nevyhnete.

Najdete na iDNES.cz