Pátek 19. srpna 2022, svátek má Ludvík
  • schránka
  • Přihlásit Můj účet
  • Pátek 19. srpna 2022 Ludvík

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:

Gamescom 2022

Letošní veletrh her Gamescom 2022 opět pořádá na výstavišti v Kolíně nad Rýnem od 24. do 28. srpna. Slavnostní zahájení proběhne večer předem na Opening Night Live 2022 show 23. srpna.

  • Nejčtenější

Rusko začíná vyrábět vlastní notebook. Přirovnání k macbookům pokulhává

Po letech vývoje se má letos rozběhnout výroba zcela nového notebooku vyvinutého přímo v Rusku. Stroj s názvem Bitblaze...

ANALÝZA: Tchaj-wan v ohrožení. Neptejme se zda, ale kdy bude válka

Premium Uprostřed obav o budoucnost míru ve světě, na pozadí války probíhající mezi dvěma největšími armádami Evropy...

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

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

Armáda by mohla dostat německé obrněnce Marder a svá BVP-2 poslat Ukrajině

Válka na Ukrajině rozpoutala v Evropě velké pohyby zbraní a vojenské techniky. Některé země své starší kusy posílají na...

Tatry na Technetu: letiště Poprad je vysoko. První linku mělo v roce 1943

Seriál U Popradu vzniklo nejvýše položené československé dopravní letiště, jeho nadmořská výška je 718 metrů. Když se v roce...

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

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

Typů vrtulníků s tandemovými rotory vznikla řada, ale v SSSR jen jeden

Vrtulníky s tandemovými rotory mají své výhody i nevýhody. Zatímco na Západě vznikla řada konstrukcí, z nichž některé...

Porucha imunity je první známka, že je v našem životě něco špatně, říká lékařka

Premium Lidí s poruchami imunity přibývá. Příčinou je často špatný životní styl, což vede k vážným nemocem, třeba k rakovině....

Bude hůř. Považuji za férové sdělit to divákům předem, přiznal šéf ČT

Premium Inflace, energie, válka na Ukrajině a k tomu nízké koncesionářské poplatky. Současná situace postihla i Českou...

První díl rozhovoru s Shopaholicadel: Práci neseženu, každý den můžu umřít!

Premium Rozhovorům se dlouho úspěšně vyhýbala, nyní ale udělala výjimku a Expresu poskytla exkluzivní sondu do své duše....

  • Další z rubriky

Expert: Do Česka se plyn z LNG terminálu přepraví těžko. Dostaneme ten, co bude

Rozstřel Česká vláda zajistila v Nizozemsku terminál na zkapalněný zemní plyn (LNG). Ten by měl v případě výpadku dodávek z...

Laboratoř zkázy dinosaurů. Našla se noha i s kůží, pro palentology zázrak

Premium Před 66 miliony lety dopadl na Zemi asteroid, který téměř zničil život na planetě. Dokonalé svědectví o síle katastrofy...

Revoluční ultrazvuková náplast dokáže dva dny monitorovat vnitřní orgány

Vědci z Massachusettského technologického institutu (MIT) vynalezli náplast, která dokáže snímat ultrazvukem vnitřnosti...

Skleníkový efekt zažívali i dinosauři, s horky a vyšší hladinou moří

V období pozdní křídy, asi před sto až šedesáti šesti miliony let, bylo celosvětové podnebí poměrně teplé až horké. Na...

Bude hůř. Považuji za férové sdělit to divákům předem, přiznal šéf ČT

Premium Inflace, energie, válka na Ukrajině a k tomu nízké koncesionářské poplatky. Současná situace postihla i Českou...

K vulgárnímu nápisu musela tatéra přemluvit sexem. Teď ho chce pryč

Její nápad se v salónech nikomu nelíbil. Žádný tatér s ním nechtěl mít nic společného, tak moc nápis svou nositelku...

Jako noční můra. Umělá inteligence předpovídá poslední selfie lidstva

Obrázky generované umělou inteligencí jsou poslední dobou zajímavou internetovou kratochvílí. Občas se však povede...

Eva Burešová porodila. S Přemkem Forejtem dali synovi netradiční jméno

Herečka Eva Burešová (29) a šéfkuchař Přemek Forejt (35) přivítali na svět prvního společného potomka. Narodil se jim...

Oldřich Navrátil přestavěl starý mlýn u Třebíče na pohádkovou chalupu

Herec Oldřich Navrátil (69) nejraději tráví čas na chalupě kousek od rodné Třebíče, kde si užívá čerstvého vzduchu a...