海洋勘探福音!像面条一样的新型软体机器人 能“温柔”抓住水母

海洋生物学家已经使用“柔软的机器人扁平手指”作为海底研究的工具。在2月24日发表在杂志《当代生物学》上的一项研究中,科学家发现,用超级柔软的机器人手指抓着的水母比用传统潜水钳抓着的水母表达的压力相关基因少得多。这种新型机器人看起来像面条,而且是扁平的,能够以更温和、更少侵入的方式收集生态数据。

迈克尔特斯勒,该论文的第一作者,美国自然历史博物馆的博士后研究员,说:“利用基因组学,我们证实新开发的软机器人是一种更友好的方式来对付一些最灵活的生物,水母。”“有了新技术,我们通常可以在技术上取得很大进步,比如深海动物处理技术。”

与狗或猫不同,水母不会发出嘶嘶声或抱怨自己的不适。相反,通过分析它们表达的基因,人们可以深入了解它们对环境的反应。通过基因测序,研究人员测量了水母在自由游动、由柔软的机器人手指控制或由更标准的刚性爪子控制时的基因表达差异。纽约城市大学巴鲁克学院和城市大学研究生中心的生物学教授大卫格罗博博士说:“想象一下,你坐在办公桌前非常开心。我会测量哪些基因是活跃的,然后用爪子戳你。然后我会观察你的基因反应与你坐着不动时有多么不同。这种差异的强度可以作为你压力水平的指标。”

温和的水母表现出最像未受干扰的个体的基因表达模式,表现出它们对捕获的相对平静的反应。更重要的是,被爪子抓住的水母表达了“修复”基因,这表明它们已经做好了遭受身体伤害的准备。格鲁伯说:“我认为有趣的是,当你开始用标准钳子骚扰它们时,它们会立即进入自我修复/压力状态,因为它们是如此脆弱的生物,压力对它们来说是常见的。”这些自我修复基因的表达水平高于自由游动或轻轻抓握的水母。

但是这项研究的影响远远不止水母。"我们只是把它们作为我们的样本生物."格鲁伯说,“现在我们已经证明,这种方法可以减轻水母等脆弱生物的压力,这真的证明了我们的假设,深海中的软机器人可以成为各种微妙互动的有效工具。”

合着者尼娜辛纳特拉表达了同样的观点。当她还是哈佛大学韦斯生物工程学院的研究生时,她参与了这项研究,并设计了温和的机器人手指。辛纳特拉说:“选择灵活、坚韧和轻质的材料,使软机器人能够在深海环境中稳定运行,同时又足够脆弱,能够安全地与一些最脆弱的海洋生物互动。”“通过扩展我们的材料工具箱,工程师们可以找到激动人心的智能解决方案,来应对传统机器人无法应对的挑战。”

此外,这些软机器人工具可以带到地面上,直接造福人类。“他们可以从树上收获水果而不损坏水果,恢复中风患者的肌肉,许多其他刚性机器人会做太重的事情。”合着者罗布伍德说,他是威斯的核心教职员工,也是哈佛大学约翰保尔森工程与应用科学学院(海洋)工程与应用科学学院的教授。

历史上,海洋勘探一直是一项艰苦的工作;收集数据需要从海底搜寻材料或采集标本,然后将它们带回地面进行研究。随着软机器人的加入,提取DNA样本甚至在没有任何物理影响的情况下对深海生物进行实时医学检查成为可能。

“通过将软机器人融入我们进行深海研究的方式,我们正在重塑海洋生物学家对未来的希望。格鲁伯说,“我们的哲学是,当研究和接近这些新领域时,我们应该尽可能的热情和谨慎。"

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