הסייבורגים מגיעים, והם מדוזות

חוקרים חיברו אלקטרודות לשרירים של מדוזה וגרמו לה לנוע מהר יותר. הם מקווים שבעתיד מדוזות כאלו יוכלו לנטר את מימי האוקיינוסים.

קשה לדעת מה חושב, אם הוא מסוגל בכלל לחשוב, יצור כמו מדוזה, שיש לו תאי עצב אבל לא מוח מרכזי. עוד יותר קשה לתאר מה מרגישה מדוזה שאלקטרודות שולחות דחפים חשמליים אל שריריה, וגורמים להם להתכווץ. אותה הפעלה של השרירים, באמצעות סוללה קטנה שממוקמת קרוב למרכז המדוזה, גורמת לה לנוע כמעט פי שלושה יותר מהר משהייתה שוחה לבדה. התנגדות היא חסרת תועלת.

מדוזה, סוללה, אלקטרודות

עולם הרובוטיקה מתקדם בקצב מהיר: משואבי אבק רובוטיים עד לאינטליגנציה מלאכותית כמו סִירִי ואַלֶכְּסָה, מהרובוטים ההולכים על ארבע ועל שתיים של בוסטון דיינמיקס ועד לרובוטים מעופפים שיכולים להאביק פרחים כמו דבורים, רובוטים הופכים במהירות להיות מראה נפוץ בתעשיות רבות וגם בבתים פרטיים. עם זאת, יש עדיין אתגרים רבים להתגבר עליהם בדרך לפיתוח רובוט יעיל ועצמאי.

בעבר ניסו חוקרים שונים ליצור רובוטים דמויי דגים או דמויי מדוזה, שיוכלו לנוע בים ולבצע משימות שונות, כמו ניטור מצב המים. אלא שהרובוטים האלו זקוקים להרבה אנרגיה כדי לנוע, והחוקרים לא הצליחו להתקרב ל"דבר האמיתי", כלומר דגים ומדוזות חיים. "זה לא היה מאוד יעיל מבחינה אנרגטית", אמר ג'ון דבירי (Dabiri) מאוניברסיטת סטנפורד על הרובוטים השוחים, בראיון לאתר New Scientist. "אז החלטנו לנצל את המדוזות עצמן". דבירי ועמיתתו ניקול שוּ (Xu) פיתחו מדוזות עם רכיבים מלאכותיים שגורמים לה לנוע מהר יותר, או במלים אחרות, מדוזות סייבורג.

במאמר חדש הציגו החוקרים את המכשיר שהצמידו למדוזות הקטנות, מהמין אורליה כחולה (Aurelia aurita). הוא כלל סוללה קטנה, שיושבת לצד מחשב זעיר בקופסת פלסטיק שקוטרה כשני סנטימטרים בלבד. את הקופסה קיבעו לגוף המדוזה בעזרת קיסם עץ. זה נשמע מאוד לא נעים, אך למדוזות אין מערכת עצבים מרכזית ולא זוהו אצלן חיישנים של כאב, לכן לא ברור עד כמה הן חשות בנוכחות הקופסה בגופן. החוקרים בדקו סימני מצוקה של המדוזות, כמו הפרשה של ריר שמתרחשת כשהן נפצעות, ולא מצאו כאלו. לאחר הניסוי הקופסה הוסרה והמדוזות חזרו מיד לשחות כרגיל.

מהקופסה נשלחו שתי אלקטרודות אל שרירים הנמצאים ב"פעמון" של המדוזה. המדוזה שוחה בעזרת כיווץ הפעמון פנימה והחוצה, ליצירת זרם מים שנפלט לכיוון אחד ודוחף את המדוזה לכיוון ההפוך. המכשיר אינו מניע את המדוזה בעצמו, אלא גורם לשרירים שלה להתכווץ לעתים קרובות יותר – קצת כמו קוצב לב. בעקבות הדחפים החשמליים, קצב השחייה של האורליה, שבמצב רגיל עומד על כשני סנטימטר לשנייה, עלה לכמעט שישה סנטימטר לשנייה. קצב המטבוליזם שלה, לעומת זאת, גדל רק פי שניים, כלומר השחייה המהירה הייתה יעילה יותר מבחינה אנרגטית.

"ראינו שהמדוזות יכולות לנוע הרבה יותר מהר ממה שהן עושות בדרך כלל, בלי שהדבר יעמיס יותר מדי על המטבוליזם שלהן" אמרה שו. למה, אם כך, הן אינן עושות זאת? "לרוב פשוט אין להן סיבה", אמרה.

שחייה מהירה יותר, אבל גם יעילה יותר אנרגטית. צילום של המדוזות שוחות עם (למעלה) ובלי הדחפים החשמליים. מקור: Nicole Xu and John Dabiri / Caltech

רשת מדוזות עולמית

המדוזות בעלות האלקטרודות יוכלו ללמד אותנו על צורת השחייה של המדוזות, על מערכת השרירים שלהן ועל הקשר שלה עם תאי העצב. אך המטרה המרכזית של דבירי ושו היא להשתמש ב"סייבורגים" האלה לחקור את מעמקי האוקיינוס. המדוזות שלהם לא זקוקות למקור אנרגיה חיצוני מלבד סוללה קטנה, שכן הן נעות בעזרת האנרגיה של בעל החיים עצמו, שמגיעה ממזונו. אם מדוזה נפגעת, היא יודעת להחלים ולא זקוקה לתיקונים. כל זה הופך אותה ליעילה וזולה יותר מהמכונות שבהן השתמשנו עד היום למיפוי ולניטור האוקיינוס.

"רק חלק קטן מאוד מהאוקיינוסים נחקרו. אנחנו רוצים לנצל את העובדה שמדוזות כבר נמצאות בכל מקום, כדי להתקדם מהמחקרים המבוססים על כלי שיט, שמוגבלים בשל המחיר הגבוה שלהם", אמר דבירי. "אם נמצא דרך לכוון את המדוזות וגם לצייד אותן בחיישנים כדי לעקוב אחרי דברים כמו טמפרטורת האוקיינוס, מליחות, רמות החמצן וכן הלאה, נוכל ליצור רשת עולמית של מידע, שבה כל רובוט-מדוזה עולה רק כמה דולרים לייצר, ומאכיל את עצמו מטרף שכבר נמצא בים".

סרטון של המכון הטכנולוגי של קליפורניה (CalTech) על מדוזות הסייבורג (באנגלית)