Пластиковый шар помог колонии водорослей убежать от света

Neil Phillips et al. / Journal of Biological Engineering, 2022

Британские исследователи показали, что сферическую колонию водорослей можно превратить в простого робота, управляемого светом. При облучении светом они благодаря фотосинтезу активно вырабатывают газ, который меняет центр масс шара и заставляет его двигаться по направлению от источника света. Статья опубликована в Journal of Biological Engineering.

Чаще всего подсловом робот подразумевают устройство с моторами, логической схемой и другими компонентами, позволяющими ему самостоятельно выполнять одну или несколько функций. Но в научной среде этот термин трактуется гораздо шире и не имеет четких границ, поэтому роботом могут назвать даже изгибающийся под действием магнита полоску из полимера или машинку с колесами, моторами и способностью реагировать на изменения в среде, но без какой-либо логической схемы.

Нил Филлипс (Neil Phillips) и его коллеги из Университета Западной Англии создали подводного робота (сами они называют его биоровером), состоящего из живых водорослей и пластикового корпуса и способного двигаться, реагируя на изменения среды. За основу они взяли колонию водорослей Эгаропила Линнея (Aegagropila linnaei). Два главных свойства, из-за которых авторы выбрали их в качестве объекта исследование — шарообразная форма и способность производить газ (кислород) под действием света. Вместе эти свойства позволяют реализовать определенный ответ на внешние стимулы среды.

Если взять колонию в исходном виде, выделяемый при облучении газ будет сразу же подниматься наверх и не сможет двигать ее, поэтому исследователи решили заключить ее в круглый пластиковый корпус. Они создали четыре версии корпуса и остановились на той, в которой сфера поделена на пятиугольные сегменты, в которые вставляются водоросли. По краям сферы эти сегменты закрыты прозрачными пластинами с небольшими отверстиями, то есть образуют негерметичные полости для газа.

Принцип работы робота основан на том, что при облучении водоросли начинают вырабатывать газ, который скапливается в полостях. Поскольку источник света расположен с одной стороны, то и газ тоже производится в основном с этой стороны, и это приводит к изменению центра масс. Если источник света расположен сбоку от шара, а не сверху или снизу, скапливающийся сбоку газ заставляет эту сторону робота вращаться и выходит сверху через отверстия, после чего процесс повторяется для той стороны, которая теперь оказалась повернутой к источнику. Таким образом, робот умеет двигаться от света, катаясь по дну. Если же на дне есть препятствие, то газ продолжает накапливаться без высвобождения и робот всплывает, что позволяет ему преодолевать преграды.

Чаще всего ученые используют живые организмы в роботах вместе с электроникой. Например, мы рассказывали о том, как инженеры подключили электроды к Венериной мухоловке и научились управлять ее схлопыванием со смартфона.

Григорий Копиев

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.