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

USAF nakupuje pancéřované „Turbočmeláky“. Jeden kus vyjde na 880 milionů

Americké letectvo si převzalo první exemplář turbovrtulového letadla Skyraider II. Vzhledem vzdáleně připomíná československého Turbočmeláka. Není divu. Vznikl úpravou civilního letounu používaného...

Z vesmíru se vrátila ryze ženská posádka s Katy Perry i přítelkyní Bezose

Teprve podruhé v historii se dostala do kosmického prostoru posádka složená pouze z žen. Právě v pondělí totiž odstartoval nosič New Shepard, aby posádku vynesl. Nejznámější členkou týmu mise NS-31...

Viděl padat své nejoblíbenější letadlo. Na letištích natáčí skoro třicet let

Jeho zájem o letectví se zrodil na vyhlídkové terase pražského ruzyňského letiště, kam jej někdy v roce 1985 vzal tatínek. Letecký kameraman Jan Jánský vytvořil za téměř třicet let videoarchiv,...

Pozor na nová pravidla aerolinek. Na nabíjení z powerbanky pomalu zapomeňte

Porucha powerbanky cestujícího v lednu zapříčinila požár na palubě Airbusu A321. Požár naštěstí vypukl ještě před vzletem, všech 176 cestujících se podařilo evakuovat, ale letadlo bylo zcela zničeno....

Osobní dopravu do vzduchu má přenést unikátní rotor i jednomístný dron

O přenesení osobní dopravy do vzduchu se mluví poměrně dlouho, nechybí ani řada pokusů o výrobu létajícího stroje pro přesun na opravdu krátké vzdálenosti. Nedávno se objevily dvě novinky, které...

V noci můžete pozorovat padající částečky z komety Thatcher

Pokud v noci z pondělí na úterý zakloníte hlavu a budete pozorovat oblohu, možná se vám podaří zachytit některý z projevů meteorického roje Lyridy. Během jejich vrcholu by mělo být k vidění několik...

21. dubna 2025

Rozbité vejce přinese zkázu Neapoli. Legenda se pojí s ostrovním hradem

Jméno neapolského Vaječného hradu vychází z legendy, podle které je v jeho útrobách ukryto vejce. Není to ovšem ledajaké vejce, alespoň co se týče jeho funkce. Legenda totiž praví, že rozbije-li se,...

21. dubna 2025

Vzkazy v láhvi odhalily zbytečnou smrt vzduchoplavců. Zkáza vzducholodi L.19

Spojení pojmů „vzducholoď“ a „první světová válka“ dodnes v lidech evokuje německé noční nálety na anglická města. Ačkoli koráby lehčí vzduchu neprovozovali jen Němci, dá se taková myšlenková zkratka...

20. dubna 2025

Bojíte se svěřit svá data umělé inteligenci? Zkuste to lokálně. Víme jak

Premium

Kolem generativní umělé inteligence panuje řada obav. Jednou z nich může být strach o vlastní data, která při komunikaci se systémem sdílíte. Další problém může nastat, když z nějakého důvodu...

20. dubna 2025

Potápěč si na Facebooku koupil vrak lodi, potopené torpédem v roce 1917

Koupit si loď je krásné, ale zároveň velmi zavazující. Majitele čeká náročná údržba, náklady na kotvení apod. Britský potápěč našel ekonomičtější řešení, když si na portálu Facebook Marketplace...

19. dubna 2025

Filozofové předpověděli, kterak zlé myslící stroje ovládnou svět. Už zase

Posledních několik dnů se hodně mluví o prognóze AI 2027. Jde o jednasedmdesátistránkový dokument, mapující možný vývoj velkých jazykových modelů v blízké budoucnosti. V tomto článku shrneme jeho...

18. dubna 2025  15:58

Výzkum 14 153 443 projevů v americkém Kongresu: zákonodárci opouštějí fakta

Zástupci amerických občanů se ve svých řečech přestávají odkazovat na ověřitelné skutečnosti. Nahrazují je intuicí a osobními dojmy. Pokles začal už v sedmdesátých letech minulého století. Současný...

18. dubna 2025  10:02,  aktualizováno  10:02

Viděl padat své nejoblíbenější letadlo. Na letištích natáčí skoro třicet let

Jeho zájem o letectví se zrodil na vyhlídkové terase pražského ruzyňského letiště, kam jej někdy v roce 1985 vzal tatínek. Letecký kameraman Jan Jánský vytvořil za téměř třicet let videoarchiv,...

18. dubna 2025

Vzdálená planeta má známky života, hlásí vědci. Je tu však několik „ale“

Vesmírný teleskop Jamese Webba přinesl podle skupiny vědců z Cambridgeské univerzity zajímavý objev na 124 světelných let vzdálené planetě K2-18b. V atmosféře této planety totiž odhalili molekuly...

17. dubna 2025  12:57

Bulharsko zažilo před 100 lety nejbrutálnější teroristický útok v dějinách

V polovině dubna 1925 se v bulharské Sofii odehrál nejhorší teroristický útok v dějinách země. Konečná bilance: 213 mrtvých a 500 zraněných. Bombový útok měli na svědomí místní komunisté, spekulovalo...

17. dubna 2025  10:30

Akční letáky
Akční letáky

Všechny akční letáky na jednom místě!

Apple připravuje systém, který má změnit to, jak využíváte jeho iPady

Za necelé dva měsíce by měla společnost Apple představit novou generaci operačního systému pro své tablety. A mohla by to být změna, která konečně přinese větší využití potenciálu, který toto...

17. dubna 2025

USAF nakupuje pancéřované „Turbočmeláky“. Jeden kus vyjde na 880 milionů

Americké letectvo si převzalo první exemplář turbovrtulového letadla Skyraider II. Vzhledem vzdáleně připomíná československého Turbočmeláka. Není divu. Vznikl úpravou civilního letounu používaného...

17. dubna 2025,  aktualizováno  12:05