Управляемые тараканы-киборги научились дышать под водой — видео
Благодаря крошечным скафандрам с подачей кислорода рои киборгов-насекомых, управляемых дистанционно через вживленные электроды, теперь могут работать под водой — и в перспективе это позволит использовать их для исследования Марса.
Лаборатория профессора Хиротаки Сато в Наньянском технологическом университете в Сингапуре давно ведет исследования в этом направлении. Сначала там научились управлять тараканами с помощью электродов, потом объединили их в рои, а теперь создали для них водолазное снаряжение. Результаты захватывающих экспериментов приведены в Nature Communications.
Тараканы дышат через так называемые стигмы (дыхальца) — поры на брюшке и груди. На 3D-принтере напечатали герметичный костюм из смолы, который защищает брюшные дыхальца от воды. К грудным стигмам от него тянутся тонкие трубочки; если бы костюм закрывал еще и грудь, он мешал бы движению ног.
Вместо того чтобы вешать на насекомых баллон с кислородом, как в обычных аквалангах, их снабдили смесью перекиси водорода и диоксида марганца. При взаимодействии этих двух веществ перекись разлагается с выделением кислорода, которым таракан и дышит.
Три часа работы под водой
В этом костюме тараканы могли непрерывно передвигаться под водой до трех часов на глубине до 50 сантиметров (сама конструкция допускает и бо́льшую глубину) без каких-либо негативных последствий — все пять насекомых, за которыми наблюдали после экспериментов, через три дня оставались здоровыми.
Снаряжение не помешало тараканам-киборгам двигаться под водой на удивление резво. На суше насекомые в водолазных костюмах развивали среднюю скорость 87,5 мм/с, а под водой их скорость снижалась незначительно — до 78,4 мм/с.
Сато считает, что такие костюмы значительно расширят возможности поисково-спасательных киборгов-насекомых, а также планирует изучить их применение в космосе — еще одной среде, лишенной кислорода.
«Конечная цель — вывести эту технологию в космос. Это своего рода первый серьезный шаг к созданию скафандров для киборгов-насекомых. Для исследования поверхности Марса, например», — объясняет профессор.
В связи с этим команда намерена протестировать костюмы в различных суровых условиях, с которыми насекомые могут столкнуться на орбите или на поверхности планет вроде Марса: экстремально низкие и высокие температуры, вакуум и интенсивная радиация. Однако космические агентства могут не одобрить идею отправки тараканов на Марс из-за риска биологического заражения планеты земными микроорганизмами.
Зачем это нужно
По словам профессора Алана Уинфилда из Университета Западной Англии, идея «тараканов-аквалангистов» может показаться странной, однако у нее есть очевидные применения — например, в экологическом мониторинге.
«Предпринимались попытки создать очень маленьких роботов, но проблема в батареях. У крошечного робота срок работы от аккумулятора, как правило, крайне мал, — подчеркивает он. — Меня не раз просили: назови три главные проблемы мобильных роботов. И я отвечал: энергия, энергия и еще раз энергия».
Преимущества тараканов-киборгов по сравнению с роботами неоспоримы — обладают встроенной системой передвижения, могут работать дольше без «дозаправки», а еще и способны самостоятельно добывать пищу в естественной среде, функционируя практически бесконечно.
