Още един неочакван съюз между биологията и механиката.

Изследователи от университета „Корнел“ са разработили необичайни кибернетични същества, базирани на мицел на гъби. Под ръководството на Робърт Шепърд, машинен инженер и специалист по космически технологии, екипът успешно съчетава живите гъби със синтетични компоненти.

Уникалните хибриди са в състояние да се движат, като реагират на биоелектрическите сигнали от гъбата. Единият от създадените роботи има способността да ходи, а другият може да се движи на колела.

Учените провеждат експерименти с гъбите от вида „кралска стрида“, които отглеждат самостоятелно. Първоначално те се опитали да използват плодните тела – структурите, които виждаме над повърхността на почвата. Бързо обаче станало ясно, че тези образувания се разграждат твърде бързо. Затова изследователите насочват вниманието си към мицела – подобната на корен структура на гъбата, състояща се от маса разклонени нишки.

Гъбата има редица уникални свойства, които я правят идеален кандидат за създаване на биохибридни роботи. Тя е способна да усеща заобикалящата я среда, да комуникира на големи разстояния и да пренася хранителни вещества. Освен това мицелът е естествено чувствителен към светлината, която изследователите са използвали, за да контролират движението на механизма.

Екипът е разработил специален електрически интерфейс, който разчита активността на гъбата и я превръща в команди. Интересно е, че когато са изложени на ултравиолетова светлина, биомеханичните създания се стремят да се отдалечат от източника на лъчението, което означава, че избягват тези дразнители.

В сравнение с животинските клетки гъбите имат няколко предимства за роботиката. Те са лесни за отглеждане в големи количества и са доста непретенциозни за поддръжка. Шепърд отбелязва, че гъбените компоненти на роботите могат да функционират около месец, преди да започнат да се разлагат. Някои видове гъби са в състояние да оцелеят в екстремни среди като полярните региони, зоните на радиоактивно замърсяване и силно киселинни и солени среди. Това ги прави обещаващи кандидати за създаване на механизми, предназначени за работа в опасни среди.

Работата с жива тъкан внася в роботиката своеобразен екзистенциален аспект. Шепърд подчертава, че въпреки дълголетието си, биологичните компоненти започват да умират с течение на времето. Това поставя ново предизвикателство пред учените, работещи с биохибридни системи: как да се отчете жизненият цикъл на такива устройства? В крайна сметка с течение на времето биологичните компоненти остаряват и сигналите им отслабват.

Роберт Катшман, специалист по роботика в Лабораторията по мека роботика към ETH Цюрих в Швейцария, смята идеята за използване на гъби за управление на роботи за иновативна, въпреки че отбелязва, че тя е свързана с някои предизвикателства. Той изразява съмнения дали мицелът може да се използва за по-сложни задачи в тази област, но подчертава, че неговата чувствителност към външни стимули може да направи гъбите много полезни като сензори или структурни материали.

Шепърд вижда две основни приложения на тази технология. Първото е използването на мицела за създаване на един вид кръвоносна система в роботите, която може да прехвърля енергия от един компонент към друг, подобно на венозната мрежа в живия организъм. Второто направление е свързано с прилагането на тези биомеханични същества в реалния свят. Благодарение на способността на гъбите да улавят химичните и биологичните сигнали от околната среда, подобни роботи биха могли да измерват свойствата на почвата, като помагат на земеделските производители да определят оптималното количество фосфор, торове и пестициди за управление на културите.

Работата с гъбите подтиква Шепърд да се замисли за сложните взаимовръзки в природата. Той прави паралел между своите изследвания и огромната мрежа от гъбни нишки, скрити под земята.

„Започвам да виждам колко взаимосвързано е всичко в света – от най-простите организми до сложните машини. Дори роботите вече стават част от тази по-голяма екосистема“, споделя ученият.