(Nicole Xu/Stanford University) Wissenschaftler haben die Bewegungen einer Qualle „puppenhaft“ gemacht und sie sogar noch schneller gemacht als das Original.
Unter künstlicher Kontrolle mit einem mikroelektronischen Implantat haben Forscher die natürliche Schwimmgeschwindigkeit einer lebenden Mondqualle erhöht ( Goldene Aurelia ) um fast das Dreifache.
Darüber hinaus erreichten sie dies mit nur wenig externer Energie und dem doppelten Stoffwechselaufwand des Tieres.
„So“, so die Autoren daraus schließen „Dieser Biohybridroboter verbraucht 10 bis 1.000 Mal weniger externe Energie pro Masse als andere in der Literatur beschriebene Wasserroboter.“
Quallen sind bekanntermaßen unglaublich effiziente Schwimmer, weit mehr als jede Maschine, die wir Menschen geschaffen haben. Ihre geringen Transportkosten machen sie daher zu einem idealen „natürlichen Gerüst“.
Zwar können sich bestimmte Unterwasserfahrzeuge viel schneller fortbewegen als eine Qualle, doch bisher Roboter das Versuchen Sie es nachzuahmen Verhalten von Quallen erfordern um Größenordnungen mehr Energie und sind normalerweise an eine externe Stromversorgung angeschlossen.
Die echten Dinge hingegen sind langsame und stetige, unbelastete Entdecker, die zur Selbstheilung fähig sind. Wenn wir sie richtig kontrollieren können, könnten sie laut einigen eine interessante neue Möglichkeit sein, die Meeresüberwachung auszuweiten.
„Weil Quallen natürlicherweise in einem breiten Spektrum an Salzgehalten, Temperaturen, Sauerstoffkonzentrationen und Tiefen vorkommen (einschließlich 3.700 m [12.100 Fuß] oder tiefer im Marianengraben),“ so die Autoren der neuen Studie vorschlagen „Diese biohybriden Roboter haben auch das Potenzial, in den Weltmeeren eingesetzt zu werden.“
Das würde natürlich viel mehr Kontrolle erfordern, als wir derzeit haben. Bisher hat das Team lediglich gezeigt, dass sie das Schwimmen von Quallen verbessern können, ohne übermäßige Kosten für den Stoffwechsel oder die Gesundheit des Tieres.
Der Schlüssel zu diesem kleinen, aber bedeutenden Schritt ist ein tragbarer mikroelektronischer Schwimmcontroller, der, wenn er an der Qualle befestigt wird, Pulswellen erzeugen und Muskelkontraktionen stimulieren kann.
Mithilfe dieser Technologie können Wissenschaftler den Vortrieb einer Qualle beschleunigen, bis sie einen optimalen Punkt erreicht, an dem die größte Geschwindigkeit mit der geringsten Energieabgabe erreicht wird.
Indem die Forscher auf diese Weise den Stoffwechsel und die Muskeln der Qualle kaperten, brachten sie die Kreatur dazu, sich 2,8-mal schneller als ihre natürliche Schwimmgeschwindigkeit zu bewegen.
Das Team hofft, dass seine Arbeit zu neueren Unterwasserfahrzeugen führen kann, die eines Tages längere Zeiträume erkunden können und dabei gleichzeitig minimale Störungen verursachen, wo auch immer sie sich bewegen.
Mit einigen weiteren Optimierungen besteht die Chance, dass wir sogar echte Quallen verwenden können, um entfernte Ecken des Ozeans zu untersuchen, ähnlich wie wir derzeit markierte Säugetiere verwenden.
„Da Quallen außerdem keine Schwimmblase haben, können sie im Meer Tiefen von 3.700 Metern erreichen“, so die Autoren schreiben .
„Nur die Mikroelektronik muss für den Betrieb bei hohen Drücken gehärtet werden.“
Wer weiß, vielleicht wird es eine Armee von Biohybriden sein, die eines Tages die riesigen, unerklärlichen Geheimnisse unserer Ozeane enthüllen.
Die Studie wurde veröffentlicht in Wissenschaftliche Fortschritte .