Czy żywe roboty posprzątają świat?
Informatycy z University of Vermont oraz biolodzy z Tufts University opracowali technologię produkcji maleńkich robotów zbudowanych wyłącznie z żywych komórek. Te „żywe maszyny” nie przypominają ani współczesnych robotów, ani znanych gatunków zwierząt. Jak podkreśla Joshua Bongard z University of Vermont, jeden z głównych autorów badań, „to zupełnie nowy twór: żyjący, programowalny organizm”.
Jak wyglądają? Są to miękkie bryłki o różnych kształtach (np. podobne do fasolki lub cieciorki), wielkości około 1 milimetra. Zbudowane są z komórek embrionalnych żaby Xenopus laevis, od której pochodzi także ich nazwa – xenoboty. Składają się z dwóch typów „cegiełek”: prekursorów komórek skóry, które stanowią coś w rodzaju rusztowania, oraz komórek, które dają początek komórkom serca (kardiomiocytom) i mają zdolność do regularnego kurczenia się i rozkurczania. Te drugie odpowiadają za ruch xenobotów.
Produkcja tych „żywych maszyn” przebiegała dwuetapowo. Pierwszy etap przypominał budowanie z klocków, przy czym budowniczym był superkomputer. Faza ta była także programowaniem (nadawaniem właściwości) xenobotów. Posłużono się przy tym algorytmem ewolucyjnym. Komputer układał setki „klocków” dwóch rodzajów w różne kombinacje. Następnie, znając właściwości obu typów komórek i przewidując ich zachowanie, sprawdzał, które konstrukcje najlepiej spełnią kryteria zadane przez badaczy, takie jak zdolność ruchu. Najsłabsze układy komórek były odrzucane, a najlepsze ulepszane, naśladując tym samym proces ewolucji.
Następnie biolodzy złożyli „zwycięskie” xenoboty i obserwowali ich zachowanie w szalkach Petriego. Wzajemne oddziaływania pomiędzy komórkami pomogły w ich składaniu. Roboty robiły to, do czego zostały zaprogramowane. Były w stanie poruszać się do przodu przez minimum tydzień, korzystając wyłącznie z energii zmagazynowanej w komórkach. Jedna z wersji miała w środku dziurę, którą podczas symulacji udało się wykorzystać do przenoszenia ładunku. W testach in vitro grupa xenobotów zbiorowo przesuwała zawieszone w wodzie cząstki. Spontanicznie poruszając się w kółko, „zmiatały” je w jedno miejsce.
Do czego to może się przydać? Naukowcy wyobrażają sobie szereg zastosowań dla xenobotów. Odpowiednio zaprojektowane roboty mogłyby na przykład wykrywać toksyczne lub radioaktywne substancje i je rozkładać albo oczyszczać oceany z mikroplastiku. Ich zaletami są całkowita biodegradowalność i zdolność do samoorganizacji i synchronizacji pracy komórek: po uszkodzeniu mogą się naprawić i dalej realizować wyznaczone zadanie, a po określonym czasie obumierają i ulegają szybkiemu rozpadowi, czego nie potrafią tradycyjne maszyny. Jeśli udałoby się wykorzystać ich zdolności regeneracyjne do namnażania, mogłyby to robić na dużą skalę. Możliwe są też aplikacje medyczne z wykorzystaniem robotów z komórek macierzystych pacjenta, takie jak oczyszczanie tętnic z blaszki miażdżycowej, wyszukiwanie ognisk stanu zapalnego czy raka, dostarczanie leków do konkretnego miejsca w ciele czy przeprowadzanie mikrozabiegów. Ta przełomowa technologia daje też narzędzia badawcze do wykorzystania w wielu działach nauk biologiczno-medycznych i informatycznych. Można ją ponadto łatwo zautomatyzować i zmieniać, by otrzymać roboty zoptymalizowane pod kątem różnych zadań.
Bezpieczeństwo – w obecnej formie xenoboty nie rozmnażają się, nie ewoluują samodzielnie i wydają się całkowicie nieszkodliwe. Można sobie jednak wyobrazić wykorzystanie tej technologii do stworzenia np. broni biologicznej. Dlatego dalszy rozwój badań tego typu wymaga opinii odpowiedniej komisji bioetycznej i wystosowania regulacji prawnych.
Rozwój technologii pędzi dziś w wielu kierunkach, co z jednej strony może przerażać, a z drugiej daje ogromne możliwości. Xenoboty i im podobne „żywe maszyny” mogą stać się naszymi sprzymierzeńcami w walce ze zmianami środowiska i najgroźniejszymi chorobami. SYLWIA ESZ
Źródła: Proceedings of the National Academy of Sciences, Science Daily, Sciencealert
Na styczniowym niebie króluje wieczorem jasna planeta Wenus, która jako pierwsza ujawnia się już kwadrans po zachodzie Słońca. Obecnie trudno jej nie zauważyć, jeśli o zmierzchu spojrzymy nad południowo-zachodni horyzont, gdzie świeci jako najjaśniejsza gwiazda na niebie. A w najbliższe wieczory będzie jeszcze bardziej atrakcyjna, tworząc ciekawe spektakle z udziałem Księżyca.
Obecnie Wenus może być też bardzo pomocna w odszukaniu dwóch innych planet: Neptuna i Merkurego, które jako samodzielne obiekty są zwykle trudne do zlokalizowania.
Zbliżenie Wenus z Neptunem
Jeśli dopisze pogoda, to w poniedziałkowy wieczór 27 stycznia nadarzy się doskonała okazja, aby dość łatwo odnaleźć Neptuna – ósmą w kolejności od Słońca planetę Układu Słonecznego. Tego wieczoru Neptun znajdzie się tuż nad jasną Wenus, w odległości niespełna 10 minut kątowych, co stanowi równowartość mniej więcej 1/3 średnicy tarczy Księżyca. Niestety, jasność Neptuna jest zbyt mała, aby można go było zobaczyć gołym okiem. W tym celu musimy posłużyć się co najmniej lornetką lub teleskopem, pamiętając przy tym, że nawet przez te instrumenty optyczne będzie on wyglądał jak bardzo słaba gwiazdka. Jeśli więc tego wieczoru spojrzymy na Wenus przez lornetkę lub teleskop, to tuż nad nią powinniśmy zobaczyć Neptuna w postaci słabiutkiej gwiazdy. Aby obserwacje przyniosły spodziewany efekt, musimy je przeprowadzić mniej więcej 2 godziny po zachodzie Słońca, gdy niebo maksymalnie się ściemni.
Samo zjawisko może nie będzie zbyt widowiskowe, ale godne zaobserwowania. W innych okolicznościach bowiem Neptun jest trudny do odnalezienia, gdyż ginie w gąszczu zwykłych gwiazd o podobnej jasności. W tym wypadku planeta Wenus wskaże nam dość dokładnie jego pozycję, ale tylko w ten jeden wieczór. Warto też dodać, że Neptun jest w rzeczywistości aż 4 razy większy od Wenus, a tymczasem na niebie świeci zdecydowanie słabiej od niej, gdyż znajduje się niemal 30 razy dalej. Patrząc na tę słabiutką planetę przez teleskop, musimy sobie uświadomić, że oglądamy ją z odległości aż 4,6 miliarda km, podczas gdy Wenus jest teraz od nas odległa tylko o 165 milionów km.
Zbliżenie Wenus z Księżycem
Od poniedziałku do środy 27 – 29 stycznia będziemy mogli podziwiać widowiskowe konfiguracje Księżyca i jasnej planety Wenus (rys. 1). Najciekawszy spektakl zobaczymy we wtorkowy wieczór, gdy oba obiekty znajdą się najbliżej siebie (około 5 stopni). Ponieważ Wenus świeci nadzwyczaj jasno, to zjawiska te powinny być dość dobrze widoczne już 15 – 20 minut po zachodzie Słońca. Jednak dla poprawy komfortu obserwacji warto poczekać trochę dłużej, aż niebo bardziej się ściemni. Widok jasnej planety w pobliżu księżycowego sierpa z pewnością przykuje uwagę każdego, kto w tym czasie spojrzy na południowo-zachodni nieboskłon. W drugiej połowie tygodnia Księżyc wyraźnie oddali się od planety i zakończy ciekawe spektakle, ale to nie koniec atrakcji na niebie.
Czas na Merkurego
Gdy na początku tygodnia będziemy podziwiać zbliżenie Wenus z Księżycem, może nam się udać dostrzec również Merkurego niziutko nad horyzontem, choć będzie to jeszcze dość trudne. Natomiast pod koniec tygodnia, tj. od piątku 31 stycznia, Merkury zacznie się pojawiać z każdym dniem coraz wyżej i jego odszukanie na wieczornym niebie stanie się o wiele łatwiejsze (rys. 2). Warto wiedzieć, iż planeta ta krąży dość blisko Słońca i dlatego nie jest łatwo ją zaobserwować. Zwykle bywa widoczna krótko przed wschodem lub zaraz po zachodzie Słońca, gdy niebo jeszcze całkiem się nie ściemni. Takie okresy dobrej widoczności trwają najczęściej 2 – 3 tygodnie, a w ciągu roku mamy ich nie więcej niż 5. Właśnie jeden z takich korzystnych okresów rozpocznie się z końcem stycznia i potrwa mniej więcej do połowy lutego.
Merkury będzie świecił wyraźnie niżej i słabiej niż Wenus, ale mimo to jego jasność będzie wystarczająco duża, aby go dostrzec gołym okiem. Jeśli jednak ktoś posiada lornetkę, to powinien ją wykorzystać do tych obserwacji. Ziemska atmosfera tuż nad horyzontem pochłania więcej światła, toteż położone tam obiekty mają osłabiony blask i lornetka bardzo poprawia ich widoczność.
Na rysunku 2 pokazano wzajemne położenia obu planet w odstępach 2-dniowych o godzinie 17.15, kiedy niebo będzie już dostatecznie ciemne. Pamiętajmy jednak, że widok ten odnosi się do centrum Polski. Obserwatorzy na wschodzie kraju powinni rozpocząć obserwacje około 15 minut wcześniej, a na zachodzie – o kwadrans później, aby uzyskać podobne rezultaty. Zjawiska te najlepiej będzie oglądać 30 – 40 minut po zachodzie Słońca, które w różnych rejonach Polski zachodzi o nieco innej porze.
Miejmy nadzieję, że pogoda w najbliższym czasie nas nie zawiedzie i pozwoli nacieszyć oczy niezwykłymi zjawiskami.