Οι επιστήμονες στρέφονται τώρα σε ένα από τα παλαιότερα και πιο ανθεκτικά πλάσματα της Γης - τη σεληνιακή μέδουσα (Aurelia aurita) - για να διερευνήσουν τα μυστήρια του βαθέος ωκεανού.
Μηχανική Ζωντανών Εξερευνητών Ωκεανών
Μια πρόσφατη μελέτη που δημοσιεύτηκε στο Physical Review Fluids, αποκαλύπτει πώς ερευνητές από το CU Boulder, με επικεφαλής τη μηχανικό Nicole Xu, δημιούργησαν με επιτυχία βιοϋβριδικές μέδουσες "κυβερνο-επιστήμης" συνδέοντας ηλεκτρονικές συσκευές που μπορούν να κατευθύνουν τις κινήσεις τους και ενδεχομένως να τις εξοπλίσουν με περιβαλλοντικούς αισθητήρες. Αρχικά αναφέρθηκε από το Earth.com, αυτό το καινοτόμο έργο θα μπορούσε να επιτρέψει στους επιστήμονες να μελετήσουν πώς η κλιματική αλλαγή μεταβάλλει τους ωκεανούς σε κλίμακες που ήταν από καιρό απρόσιτες.
Η ομάδα του CU Boulder έχει πρωτοπορήσει σε μια μέθοδο συγχώνευσης της μηχανικής με τη βιολογία, ενισχύοντας τα φυσικά πρότυπα κολύμβησης των σεληνιακών μεδουσών. Τα ζώα, τα οποία υπάρχουν για περισσότερα από 500 εκατομμύρια χρόνια, είναι ιδανικοί υποψήφιοι για εξερεύνηση χάρη στην ενεργειακή τους απόδοση, το ευρύ φάσμα οικοτόπων και την ικανότητά τους να καταδύονται σε ακραία βάθη. Συνδέοντας μικρές ηλεκτρονικές συσκευές που διεγείρουν τους μύες τους, η Xu και οι συνάδελφοί της μπορούν να επηρεάσουν την κατεύθυνση και τον ρυθμό της κολύμβησής τους. "Σκεφτείτε τη συσκευή μας σαν βηματοδότη στην καρδιά", είπε η Xu. «Διεγείρουμε τον μυ της κολύμβησης προκαλώντας συσπάσεις και στρέφοντας τα ζώα προς μια συγκεκριμένη κατεύθυνση».
H φύση εξυπηρετεί την επιστήμη
Αυτή η προσέγγιση προσφέρει μια άνευ προηγουμένου ευκαιρία για την αντικατάσταση ογκωδών και δαπανηρών ρομποτικών συστημάτων με φυσικά προσαρμοσμένη θαλάσσια ζωή. Σε αντίθεση με τα παραδοσιακά υποβρύχια ή τα τηλεχειριζόμενα οχήματα, οι κυβικές μέδουσες απαιτούν ελάχιστη εξωτερική ενέργεια και μπορούν να πλοηγηθούν τόσο σε ρηχά παράκτια νερά όσο και σε αβυσσώδη βάθη. Η απλή ανατομία τους - η έλλειψη οστών, εγκεφάλου ή αλγοϋποδοχέων - τις καθιστά ιδιαίτερα κατάλληλες για πειραματική τροποποίηση, καθώς δεν βιώνουν πόνο όπως οι άνθρωποι ή άλλα σπονδυλωτά.
Το Δυναμικό των Βιοϋβριδικών Μεδουσών ως Κλιματικών Φύλακων
Η κλιματική αλλαγή αναδιαμορφώνει τους ωκεανούς μέσω της αύξησης της θερμοκρασίας, της οξίνισης και της εξάντλησης του οξυγόνου. Ωστόσο, μεγάλα τμήματα των θαλάσσιων οικοσυστημάτων παραμένουν αχαρτογράφητα λόγω της κλίμακας και του κόστους της εξερεύνησης. Εξοπλίζοντας τις μέδουσες με αισθητήρες για τη μέτρηση της θερμοκρασίας, της οξύτητας και άλλων περιβαλλοντικών παραγόντων, οι επιστήμονες θα μπορούσαν να αναπτύξουν σμήνη ζωντανών φρουρών για να χαρτογραφήσουν τις αλλαγές σε πραγματικό χρόνο σε τεράστιες περιοχές της θάλασσας.
Οι σεληνιακές μέδουσες είναι ιδιαίτερα πολύτιμες επειδή ευδοκιμούν σε ποικίλες συνθήκες, από παράκτια ρηχά νερά έως ακραία περιβάλλοντα όπως η Τάφρος των Μαριάνων. Αυτή η προσαρμοστικότητα σημαίνει ότι μπορούν να έχουν πρόσβαση σε περιοχές που οι άνθρωποι και οι μηχανές δυσκολεύονται να φτάσουν. Όπως εξήγησε ο Xu, «Υπάρχει πραγματικά κάτι το ιδιαίτερο στον τρόπο που κολυμπούν οι σεληνιακές μέδουσες. Θέλουμε να το ξεκλειδώσουμε αυτό για να δημιουργήσουμε πιο ενεργειακά αποδοτικά, υποβρύχια οχήματα επόμενης γενιάς». Η φυσική τους πρόωση, σε συνδυασμό με ελαφριά ηλεκτρονικά, μπορεί μια μέρα να αποτελέσει τη βάση μιας εντελώς νέας κατηγορίας βιολογικά εμπνευσμένων εργαλείων εξερεύνησης.
Μελετώντας τη Φυσική Δυναμική της Κολύμβησης
Για να βελτιώσουν τα συστήματα ελέγχου τους, η ομάδα του Xu μελετά τους μηχανισμούς της κολύμβησης των μεδουσών χρησιμοποιώντας καινοτόμες τεχνικές οπτικοποίησης. Εισάγοντας βιοδιασπώμενα σωματίδια όπως το άμυλο καλαμποκιού σε δεξαμενές νερού και φωτίζοντάς τες με λέιζερ, οι ερευνητές μπορούν να παρατηρήσουν τα μοτίβα ροής που δημιουργούνται από το παλλόμενο κουδούνι της μεδούσας. Αυτή η μέθοδος, σε αντίθεση με τις παλαιότερες τεχνικές που περιλαμβάνουν γυάλινες χάντρες, είναι τόσο ασφαλέστερη για τα ζώα όσο και πιο βιώσιμη.
Τα δεδομένα παρέχουν πληροφορίες για το πώς οι μέδουσες χειρίζονται το νερό με ελάχιστη ενέργεια, υπογραμμίζοντας την αποτελεσματικότητά τους ως φυσικοί κολυμβητές. Τέτοιες γνώσεις θα μπορούσαν να εμπνεύσουν μελλοντική υποβρύχια ρομποτική, σχεδιασμένη να μιμείται τη βιολογική κίνηση αντί να βασίζεται αποκλειστικά στην τεχνητή πρόωση. Η έρευνα δεν αφορά μόνο τον έλεγχο των μεδουσών - αφορά τη μάθηση από αυτές για την ανάπτυξη τεχνολογιών που είναι ελαφρύτερες, πιο βιώσιμες και ενδεχομένως επαναστατικές για την επιστήμη της θάλασσας.
Ηθική και Ευθύνη στην Έρευνα για τα Βιοϋβρίδια
Ενώ η υπόσχεση των κυβοργών μεδουσών είναι σημαντική, η ομάδα του Xu δίνει έμφαση στις ηθικές διαστάσεις της συγχώνευσης της τεχνολογίας με τα ζωντανά ζώα. Για δεκαετίες, τα ασπόνδυλα θεωρούνταν ανίκανα να αισθάνονται πόνο, αλλά νέα στοιχεία υποδηλώνουν ότι μπορεί να αντιδρούν σε επιβλαβή ερεθίσματα. Η Xu επιμένει στην προσεκτική παρακολούθηση για να διασφαλίσει ότι οι μέδουσες της παραμένουν υγιείς και χωρίς στρες σε αιχμαλωσία. «Είναι δική μας ευθύνη ως ερευνητές να σκεφτούμε αυτές τις ηθικές παραμέτρους εκ των προτέρων», είπε ο Xu. «Αλλά από όσο μπορούμε να πούμε, οι μέδουσες τα πάνε καλά. Ευδοκιμούν».
Σε εργαστηριακές δεξαμενές, οι μέδουσες της όχι μόνο κολυμπούν κανονικά, αλλά και αναπαράγονται, παράγοντας νεογνά πολύποδων με αναπτυσσόμενα πλοκάμια. Αυτή η φυσική ανάπτυξη αποτελεί ισχυρή ένδειξη ότι τα ζώα παραμένουν σε καλή κατάσταση. Η προσέγγιση της ομάδας καταδεικνύει ότι η επιστημονική πρόοδος και η καλή διαβίωση των ζώων μπορούν να συνυπάρχουν, θέτοντας ένα προηγούμενο για μελλοντική βιοϋβριδική έρευνα σε όλους τους κλάδους.
www.worldenergynews.gr
