Как будто скаты уже не были достаточно необычными, оказалось, что их сперматозоды также уникальны в животном мире. Ученые создали робота, вдохновленного этими сперматозоидами, который когда-нибудь может привести к появлению более мелких потомков, плавающих в человеческом теле.
Большинство сперматозоидов в основном состоят из круглой головастикоподобной головки и мягкого хвоста (жгутика). Эта головка остается в фиксированной ориентации, в то время как хвост либо болтается взад и вперед, либо вращается по кругу относительно себя. Однако это не относится к сперматозодам ската.
Во главе с докторами Шен Яцзин и Ши Цзяхай, исследователи из Городского университета Гонконга, недавно обнаружили, что эти сперматозоиды двигаются сами по себе, вращая их твердую головку вместе с мягким хвостом. Более того, эта головка имеет длинную спиральную структуру (другими словами, имеет форму штопора), что позволяет ей пробиваться сквозь жидкую среду.
Это означает, что сперматозоиды могут не только перемещаться быстрее и эффективнее, чем другие, но они также могут адаптироваться к перемещению в жидкостях различной вязкости, независимо регулируя движущие силы головки и хвоста. При анализе было определено, что головка обычно дает около 31 процента общей движущей силы.
Как и в случае с другими сперматозоидами, генетический материал, который передается яйцеклетке, содержится в головке. А соединение головки с хвостом представляет собой гибкую среднюю часть, которая обеспечивает энергию для вращательного движения. Эта средняя часть также обеспечивает повышенную маневренность, поскольку позволяет сперматозоидам изгибаться, как автобус-гармошка, при этом и головка и хвост вращаются, чтобы тянуть их на поворотах.
Кроме того, если сперматозоид встречает непреодолимое препятствие, он может повернуть назад, просто повернув головку в противоположном направлении. Напротив, сперматозоиды других животных неспособны двигаться назад.
«Такой нетрадиционный способ движения не только обеспечивает сперматозоидам скатов высокую адаптируемость к широкому спектру вязких сред, но также приводит к превосходной подвижности и эффективности», - говорит доктор Яцзин.
Ученые назвали эту систему движения - движителем «гетерогенных двойных спиралей» (heterogeneous dual helixes, HDH) и включили ее в робота, созданного на основе сперматозоидов скатов, который достаточно мал, чтобы поместиться на ладони. Он состоит из жесткой спиральной головки из железной проволоки, мягкого хлопко-проволочного хвоста и двух электродвигателей между ними. И для заданной потребляемой мощности он более адаптируем и энергоэффективен, чем другие плавающие роботы, когда дело доходит до перемещения в различных жидкостях различной вязкости.
Есть надежда, что намного меньшие версии робота HDH когда-нибудь смогут плавать в телах пациентов, возможно, пробираясь через кровеносные сосуды, чтобы доставлять лекарства в определенные места.
Исследование описано в статье, недавно опубликованной в журнале PNAS. Вы можете увидеть робота в действии на видео ниже.
Источник: New Atlas / City University of Hong Kong
