Klávesové zkratky na tomto webu - základní­
Přeskočit hlavičku portálu


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:



Nejčtenější

Okamura má na fotce z posilovny přifouknuté svaly. Jak poznat fotomontáž

Ukázka nepovedené fotomontáže z posilovny. Mřížka v pozadí ukazuje, k jakému...

Předseda SPD se na svém oficiálním profilu na Facebooku pochlubil fotkami z posilovny. Komentátoři si všimli, že fotka...

Hlavního strážce před rakovinou známe už 40 let. Ale neumíme ho využít

Bílkovina p53 se váže na snímku k DNA (oranžová šroubovice nahoře), aby...

Gen, který hraje nejdůležitější roli v boji proti rakovině, známe už desetiletí, ale v moderní cílené léčbě se...



V kanceláři i v obchodě. Ultrazvuk nám píská do uší, následky jen tušíme

Poslech vysokofrekvenčního pískání může být mnohým lidem nepříjemné.

Mnozí z nás, aniž by to věděli, jsou denně i několik hodin vystaveni pískotu na hranici slyšitelnosti lidského ucha. V...

Dvakrát přežil ohnivé peklo a vrátil se do boje. Chybu udělal po válce

František Truhlář před válkou

Letec RAF František Truhlář přežil dvě těžké havárie při návratech z bojových letů. Při obou utrpěl těžké popáleniny,...

Kvůli ruskému metru mohla padnout stanice v Nuselském mostu, řekl architekt

Architekt Nuselského mostu Stanislav Hubička (vlevo) a Antonín Semecký, který...

Stanislav Hubička, architekt Nuselského mostu a Antonín Semecký, který se o most stará téměř doslova celý život, byli...

Další z rubriky

Hlavního strážce před rakovinou známe už 40 let. Ale neumíme ho využít

Bílkovina p53 se váže na snímku k DNA (oranžová šroubovice nahoře), aby...

Gen, který hraje nejdůležitější roli v boji proti rakovině, známe už desetiletí, ale v moderní cílené léčbě se...

Byl Tyranosaurus rex největším dravým dinosaurem? Záleží i na hmotnosti

Velikostní srovnání čtyř největších známých teropodů. Z hlediska délky je T....

Existuje řada dravých dinosaurů, kteří jsou o něco větší než asi nejznámější Tyranosaurus rex. Ale co se týká...

VÝZKUM: Kdo zemře a kdo bude žít? Pomozte naprogramovat samořídící auto

Chodci na silnici (ilustrační foto)

Auta bez řidiče budou muset nejen rozpoznávat dopravní situace nebo znát předpisy, ale v krajních případech také...



Najdete na iDNES.cz



mobilní verze
© 1999–2017 MAFRA, a. s., a dodavatelé Profimedia, Reuters, ČTK, AP. Jakékoliv užití obsahu včetně převzetí, šíření či dalšího zpřístupňování článků a fotografií je bez souhlasu MAFRA, a. s., zakázáno. Provozovatelem serveru iDNES.cz je MAFRA, a. s., se sídlem
Karla Engliše 519/11, 150 00 Praha 5, IČ: 45313351, zapsaná v obchodním rejstříku vedeném Městským soudem v Praze, oddíl B, vložka 1328. Vydavatelství MAFRA, a. s., je členem koncernu AGROFERT.