Jak grzybnia steruje robotami
Przypominające nitki korzenie grzybni boczniaka generują skoki napięcia po oświetleniu ich błyskiem światła ultrafioletowego. W eksperymencie opisanym w „Science Robotics” naukowcy wykorzystali to zjawisko do kierowania wyhodowanymi na szalce Petriego strzępkami grzybni w celu aktywacji silników robotów.
Tym samym roboty te dołączają do rodziny maszyn znanych jako biohybrydy. Dotychczasowe osiągnięcia to m.in. silikonowa meduza, która wykorzystuje komórki tkanki serca do poruszania się w wodzie oraz dwunożny robot napędzany wyhodowanymi w warunkach laboratoryjnych mięśniami szkieletowymi. W większości podobnych projektów jest wykorzystywana tkanka zwierzęca zamiast silników mechanicznych, natomiast w tym nowym studium wykorzystano supermoce organizmu diametralnie odmiennego i tym samym rozszerza się arsenał narzędzi dostępnych dla inżynierów, mówi Rashid Bashir, badacz biohybryd na University of Illinois w Urbana-Champaign, który nie brał udziału w tych badaniach. Grzyby są niedrogie w hodowli i doskonale wykrywają drobne zmiany – nie tylko w oświetleniu, lecz także w stężeniu składników odżywczych i gazów, takich jak dwutlenek węgla i amoniak, mówi jeden z autorów pracy Robert F. Shepherd, inżynier z Cornell University. Shepherd marzy o zastosowaniu botów sterowanych grzybnią w rolnictwie – na przykład w maszynach zbierających dojrzałe owoce lub wprowadzających azot do jałowej gleby. Jego zespół rozpoczął od przeprowadzania prostszych eksperymentów z wykrywaniem światła mających potwierdzić słuszność koncepcji.
Przełożenie sygnału na ruch w przypadku robotów na kołach oraz w kształcie rozgwiazdy stanowiło wyzwanie samo w sobie. Poza sygnałem elektrycznym w reakcji na światło grzyby wytwarzają prąd bazowy podczas trawienia cukru; na potrzeby badania główny autor pracy Anand Kumar Mishra, również z Cornell University, eksperymentował zarówno z minimalizacją, jak i wykorzystaniem tych dodatkowych informacji. W tym drugim przypadku roboty reagowały na wszystkie sygnały, lecz poruszały się szybciej pod wpływem tych wywołanych promieniowaniem ultrafioletowym, które były silniejsze. Mishra wyobraża sobie, że może to mieć znaczenie dla robotów, które potrzebowałyby zatrzymać się, zwolnić lub zmienić kierunek w reakcji na ubogie w azot enklawy na polach uprawnych.
W przyszłości Shepherd i Mishra mają nadzieję wykorzystywać grzybnię w konstruowanych przez siebie robotach tak, aby urządzenia te były w stanie wyczuwać światło lub substancje chemiczne z dowolnego kierunku. Po podłączeniu w określony sposób roboty mogłyby również reagować na te bodźce lokalnie – na przykład sterowane przez grzyby zbieracze owoców wysuwałyby swe robotyczne ramiona do miejsc, gdzie znajdują się dojrzałe brzoskwinie. Naukowcy mają zamiar zbadać również, jak żywotne są strzępki grzybni. Na razie Shepherd i Mishra po prostu cieszą się, że eksperyment potwierdzający słuszność koncepcji się powiódł. „Naprawdę nie mieliśmy pojęcia, od czego zacząć – wyjaśnia Mishra – ponieważ roboty te były pierwszymi konstrukcjami tego typu”. Zespołowi zajęło trzy lata zaprojektowanie urządzenia poruszającego się w reakcji na promieniowanie ultrafioletowe. Oglądając po raz pierwszy mechaniczną rozgwiazdę truchtającą po stole, Shepherd sam poczuł się bardzo „ożywiony”.
Dziękujemy, że jesteś z nami. Pulsar dostarcza najciekawsze informacje naukowe i przybliża wyselekcjonowane badania naukowe. Jeśli korzystasz z publikowanych przez Pulsar materiałów, prosimy o powołanie się na nasz portal. Źródło: www.projektpulsar.pl.