Ученые создают медуз-киборгов для изучения океана

Команда ученых из Стэнфорда и Калифорнийского технологического института (CalTech) работает над созданием медуз-киборгов, которые могли бы исследовать неисчислимые глубины океана, заменив громоздкие и дорогостоящие подводные аппараты.

Исследователи разработали устройство, которое сами называют «микроэлектронным протезом» или «контроллером плавания». Они прикрепили его деревянной булавкой к нижней части медузы — ушастой аурелии (Aurelia aurita), а затем подвели два электрода от устройства к боковым сторонам колокола животного.

Когда протез активен, он стимулирует мышцы медузы регулярным электронным импульсом. Чтобы свести к минимуму воздействие на животное, ученые поместили электронику в цилиндрический корпус шириной в два сантиметра, добавив пробковые поплавки и груз из нержавеющей стали для поддержания нейтральной плавучести системы.

Биоинженеры проверили устройство на шести медузах в аквариуме и обнаружили, что оно может заставить животных плавать почти в три раза быстрее их естественного темпа. При этом, медузы сохраняли свою обычную скорость, когда носили неактивный контроллер плавания.

«Мы продемонстрировали, что они способны двигаться намного быстрее чем обычно и без чрезмерных затрат для их обмена веществ. Это показывает, что медузы обладают незадействованной способностью для более быстрого и более эффективного плавания. У них просто нет причин её использовать», – Николь Сюй, кандидат наук в области биоинженерии в Стэнфорде.

Хотя микроэлектронный протез влиял только на скорость медузы, исследователи планируют добавить возможности рулевого управления в следующие версии устройства.

«Мы думаем, что это можно сделать в относительно простых модификациях, чтобы можно было сказать животному: «Повернись налево здесь, измени траекторию на 30 градусов, сделай разворот на этом месте и так далее», — Джон Дабири, инженер-механик из CalTech.

По словам Дабири, конечная идея состоит в том, чтобы устройства следующего поколения, установленные на медузах, регистрировали такие показатели океана как температура, соленость и кислотность. Он добавил, что однажды ученые смогут использовать таких киборгов для составления карт местности и сбора других данных.

Превращение животных в живые сенсоры, очевидно, вызывает этические вопросы. Дабири однако отмечает, что у Aurelia aurita нет мозга, центральной нервной системы и болевых рецепторов, которые, например, заставили бы млекопитающее реагировать на то, что деревянная булавка проходит через ткани его тела.

Как известно, этот вид производит слизь при стрессе, но исследователи сообщили, что не нашли никаких признаков такой реакции медуз в ходе эксперимента. Они также сообщили, что «рана» медузы от булавки зажила через несколько дней, и животное вернулось к нормальному функционированию сразу после окончания эксперимента и удаления протеза.

Авторы работы сообщили, что их интересует сценарий, при котором устройство находилось бы вместе с медузой годами. Сеть киборгов-медуз может быть от 10 до 1000 раз более энергоэффективной, чем существующие сегодня плавательные роботы.