Не так давно, в октябре прошлого года, мы писали о том, как венерина мухоловка запоминает, что она поймала добычу. Это растение-хищник крайне интересный пример того, на что способна эволюция. Оно быстро реагирует на прикосновения, умеет «считать» и обладает своеобразной химической памятью.
Сингапурские ученые придумали, как можно управлять мухоловкой, создав прототип «дендробота», который слушается команд смартфона. Пока что все выглядит довольно просто — к листу-ловушке подключили электроды, управляемые удаленно по беспроводной связи. О подробностях проекта и перспективах — под катом.
Так вот, ученые из разных стран уже давно пытаются создать гибрид электронных систем и живых существ. Такие «роботы» могут быть крайне полезны в некоторых ситуациях. Одна из таких ситуаций была показана в «Пятом элементе», если помните. Вот кадр из этого фильма.
И это не просто какие-то фантастические проекты, кое-каких успехов специалистам удалось достичь. Насекомых, в принципе, уже можно использовать для изучения каких-то укромных уголков, куда человеку непросто добраться. Есть еще много проблем, которые мешают создать полноценного «инсектобота», но эти проблемы постепенно решаются.
Ученые из Наньянского технологического университета под руководством Сяодуна Чэня (Xiaodong Chen) создали прототип дендробота. А именно — часть венериной мухоловки с внешним управлением. Элемент, который стал «киборгом» — как раз ловушка растения, те самые две половинки, которые раскрываются в обычном состоянии и схлопываются, когда добыча беспечно бродит по поверхности листков, укрытых чувствительными волосками.
Стоит напомнить, что венерина мухоловка умеет считать, как и говорилось выше. Ловушка захлопывается лишь после двух касаний жертвы к волоскам. Если произошло еще три касания — начинают выделяться пищеварительные ферменты. Если этих касаний нет, то лист раскрывается. Основа всего — электрохимические реакции, происходящие в листе.
Ученые решили смоделировать ситуацию, при которой лист захлопывается. Они разработали схему электростимуляции растения, которая позволяет обмануть мухоловку. Та захлопывает лист при действии электродов на ловушку. Каждый из них (всего электродов четыре) крепится на внешнюю сторону листа. Они состоят из полидиметилсилоксанового слоя. Он выполняет роль подложки. Есть еще основа — сетка из тончайших электропроводных нитей, плюс слой гидрогеля, который обеспечивает надежный контакт электродов с поверхностью листа.
Как оказалось, ловушка срабатывает при пороговом напряжении в 1,5В. После этого образуется потенциал действия. Минимальное время между возникновением двух потенциалов действия — 1,2 секунды. Спустя некоторое время специалисты выяснили, что периодический сигнал с прямоугольным профилем обеспечивает максимальную точность и скорость создания потенциалов действия.
К сожалению, пока что все это работает лишь на основе отрезанного листа-ловушки. Команда проекта разработала три прототипа «кибернетических захватов»:
- Первый — лист и подключенный микроконтроллер ESP8266 с поддержкой Wi-Fi. При нажатии на кнопку на смартфоне сигнал передается на микроконтроллер. Тот стимулирует лист электрическим сигналом, ловушка захлопывается.
- Второй — манипулятор с наклоняемой частью, на конце которого находится ловушка. Собственно, это миниатюрный подъемник.
- Третий — ловушка для движущихся целей. В модели это небольшой грузик на нитке.
Результаты своей работы специалисты опубликовали в научном журнале Nature.
Кстати, интересный факт — у всех растений с листьями-капканами — один общий предок. Это растение, которое не охотилось на животную пищу. Но в его геноме были некоторые участки, которые использовались для обнаружения и усвоения питательных веществ не только корнями, но и листьями, так что эти участки чуть позже эволюционировали в нечто иное. Аналогичный механизм развился и у растений-хищников, которые отращивают капканы-кувшинки без активно реагирующих на жертв элементов.
