Медуза-киборг

 ...Даже до того как на его тело воздействовали электрическим импульсом, киборг пошевеливался, как живой. Речь идет не о Франкенштейне, а об искусственной медузе, впервые в мире созданной в одной лаборатории Гарвардского университета. Ее назвали медузоидом. Этот силиконовый киборг движется, выталкивая из себя порции воды, в точности как ушастая медуза (Aurelia aurita), по образу и подобию которой он сделан. После импульса искусственная медуза поплыла в точности, как живая. Это стало возможным благодаря тому, что в нее вживлены клетки сердечной мышцы крысы. На видеосъемке движущийся медузоид показан рядом с живой медузой — сходство просто потрясающее!

Медуза-киборг плавает (видео). Она совершает нескоординированные движения, но если подать кратковременно электрический ток (когда на видео появляется надпись External pacing on), киборг начинает плавать абсолютно как настоящая медуза

«Кажется сверхъестественным, — говорит Кит Паркер из Гарварда, создавший эту медузу вместе с коллегами из Калифорнийского технологического института в Пасадене (США). — Но необычные научные разработки часто вызывают подобные ощущения. Когда нам впервые привести ее в рабочее состояние и она стала плавать в тазике, мы и сами были поражены».

А ведь это не просто игрушка. Паркер и его сотрудники надеются, что она поможет разработать новейшие кардиологические препараты, на ней можно изучать, как работа сердечной мышцы зависит от структуры сердечной ткани. «Нынешние новейшие лекарства созданы без учета разницы структур тканей сердца, тогда как кардиологические заболевания меняют их структуру, что ведет к дисфункции органа», — говорит он.

Все гениальное просто

Паркер подметил сходство между функционированием сердечного «насоса» из тканей сердца и «толчкового движителя» медузы, увиденной им в океанариуме Новой Англии (Бостон). «Вот тогда-то я и решил сконструировать искусственную медузу. Это оказалось сложнее, чем я думал, но через четыре года работы мне вполне удалось довести конструкцию до ума», — говорит он.

В качестве шаблона ученые взяли каркас, построенный на основе трехмерной компьютерной модель «малька» медузы величиной всего 6 миллиметров. Они покрыли этот «каркас» клетками сердечной мышцы крысы, выровняв их так, чтобы волоконная сеть мускула соответствовала положению волокон медузы. После этого залили всю «конструкцию» тонким слоем жидкого силикона. Когда тот полимеризировался, медузоида извлекли из каркаса, не повредив ткань сердечной мышцы крысы (Nature Biotechnology, DOI: 10.1038/nbt.2269).

Все эти операции проводились в водном растворе, насыщенном глюкозой и солями магния, чтобы обеспечить клеткам крысы необходимое питание. Некоторые медузоиды, будучи вынутыми из каркаса, сразу начинали делать нескоординированные движения. Но достаточно было подать в раствор краткий импульс переменного тока частотой 1 Герц, и они начинали двигаться, как настоящие живые медузы, причем плавали целый час, безо всякой подпитки энергией извне. Каждое сокращение сердечной мышцы вызывает спазматический изгиб тела медузы, толкая ее вперед. После этого силиконовое тело благодаря своей эластичности постепенно принимает свою изначальную форму — и так до следующего сжатия.

«Оказывается, на силу толчка вперед влияет как пространственное расположение клеток сердечной мышцы крысы, так и частота электрических стимулирующих импульсов», — говорит Паркер. Теперь ученые намерены создать модели других обитателей моря «с интересным мускульным строением».

По мнению Че Коннона (разрабатывает в Университете Ридинга искусственные роговицы глаза, сделанные на основе живых тканей), медузоиды — необычны. Биотехнологические лаборатории могли бы использовать киборгов в качестве фильтров, даже для широкомасштабного применения. Например, множество медузоидов могло бы очищать пятна, образовавшиеся на воде от разлива нефти, ведь реальные медузы пропускают через себя воду, оставляя внутри себя все, что может служить им пищей. Их можно использовать также в качестве имплантатов в теле человека, причем источником питания для них послужат вещества, содержащиеся в жидкостях организма, — в отличие, скажем, от нынешних регуляторов ритма сердца и водителей ритма — металлических приборов, нуждающихся в электрических батарейках.