Маленькие, но важные недавние открытия

Съедобные дроны, нанопаутина и другие маленькие, но важные открытия. 

Съедобный дрон

Несколько лет назад подполковник авиации ВВС Великобритании встретился с британским инженером аэронавтики Найджелом Гиффордом. Они обсуждали, как найти способ сбрасывать с воздуха гуманитарную помощь осажденным мирным жителям Сирии. В городах этот способ чрезвычайно редко встречается: при доставке в крупных контейнерах возникают не только политические, но и материально-технические трудности. Даже при успешной посадке груз может быть опасен для граждан. «Пока вы распаковываете полуторатонный контейнер, вы — удобная цель для снайпера. Поэтому я сказал командиру: „А что, если вместо сбрасывания еды с воздуха мы создадим летательный аппарат из еды?"», — рассказал мне 71-летний Гиффорд, военный в отставке.

Так он и сделал: создал планер The Pouncer весом в 65 килограммов, размах крыльев которого составляет около трех метров. Планер сбрасывается с грузового самолета в радиусе ста километров от цели. Фюзеляж можно заполнить крупой или любым другим продовольствием в зависимости от предпочтений населения. По словам Гиффорда, The Pouncer — это самая настоящая скорая гуманитарная помощь. Он полезен во время стихийных бедствий: например, в случае землетрясения в горной местности, где много отдаленных, не соединенных дорогами деревень. Один грузовой самолет может сбросить несколько сотен планеров, каждый из которых заранее запрограммирован на приземление в разных точках. У The Pouncer нет двигателя, однако его можно дистанционно направлять в нужную сторону и доставлять продовольствие в радиусе семи метров от цели.

The Pouncer частично состоит из дерева, но Гиффорд намерен сделать все детали съедобными. «Некоторые из них я хочу изготовить из твердых сортов муки, которые можно отварить и употребить в пищу, — объясняет он. — Я разглядываю полки в супермаркетах, тестирую еду и проверяю ее прочность, хотя моей жене это не очень нравится». Шасси у The Pouncer Гиффорд обещает заменить на сушеные мясные изделия в вакуумной упаковке.

Хирургическая слизь

Arion fuscus — это оранжево-коричневый слизень размером с мизинец. Он слишком медленно передвигается и поэтому не может убежать от хищников. Вместо этого в случае опасности он замирает и покрывается слизью, которая делает его неподвижной и неаппетитной добычей. Большинству это покажется мерзким, но исследователи в области бионики, научной сферы на пересечении биологии и инженерии, считают это технологией будущего.

В 2017 году группа ученых в гарвардской лаборатории Дэвида Дж. Муни разработала на основе слизи препарат. По своим функциям он похож на хирургический клей, но в отличие от последнего его можно использовать внутри тела, потому что он нетоксичен. Более того, препарат склеивает влажные поверхности так же хорошо, как и сухие: с его помощью можно закрывать внутренние разрезы или заполнять отверстия в сердце.

В каком-то смысле бионика не нова. В 1941 году швейцарский инженер Жорж де Местраль изобрел застежку-липучку, изучив под микроскопом репейник, прицепившийся к шерсти его собаки. Потенциал науки расширяется по мере того, как углубляется наше понимание природы. Человеческие тела, как и тела других живых существ, полны удивительных особенностей, созданных эволюцией, и все чаще мы заимствуем их.

Платок-невидимка

Обещание «замечать» представителей других рас всегда было неоднозначным (речь идет о black visibility — замещении командных должностей неграми — прим. Newочём). Системы наблюдения не только «видят», но и вторгаются в личную жизнь, контролируют и надзирают. Однако многорасовый коллектив женщин-инженеров Hyphen-Labs разработал оригинальное решение — платок, который скрывает лицо своего владельца. Человеческий глаз видит его как обычный аксессуар, однако системы наблюдения не могут распознать лицо в платке. На ткани напечатан узор HyperFace, разработанный дизайнером Адамом Харви. Принт представляет собой множество беспорядочных пиксельных пятен, отдаленно напоминающих лица. Всего на платке зашифровано 1200 таких «лиц». Обилие визуальной информации перегружает алгоритмы распознавания.

Платок — это часть проекта NeuroSpeculative AfroFeminism. (Другие их творения тоже переосмысляют функции привычных предметов одежды афроамериканок: они разработали массивные серьги со встроенной камерой и салон красоты с элементами виртуальной реальности, в котором бесполый нейрокосметолог ухаживает за волосами.) Так называемая неявная мода была создана, чтобы избежать пристальных взоров, и она нашла своих почитателей. Этот стиль противоречив и существует будто бы отдельно от человека, которого защищает. То, что Hyper-Labs называет «афроцентричной эстетикой против наблюдения», имеет глубокие корни: в 18 веке в штате Луизиана закон запрещал темнокожим женщинам появляться в обществе без платка. Дамы превратили знак подчинения в яркий аксессуар. Hyphen-Labs проявляет ту же находчивость: платок помогает сохранять анонимность у всех на виду.

Паутина нервов

На первом этаже крупнейшей в Европе больницы Венского медицинского университета находится дверь с надписью «Spinnenraum», или «Комната с пауками». За этой дверью живет 21 танзанийский золотистый паук-кругопряд. За счет металлической катушки из брюшной полости женских особей собирают более двухсот метров паутинного шелка, с помощью которого насекомое висит в воздухе. Такая процедура проводится раз в неделю и занимает 15 минут. Затем пауки получают дополнительную порцию сверчков, а их шелк стерилизуется, сплетается в 20-сантиметровые нити и используется для соединения поврежденных связей между нервными клетками животных. В течение нескольких месяцев новые клетки образуются на решетке из шелка, нерв восстанавливается, и шелк растворяется.

Последние десять лет Кристин Радтке, реконструирующий хирург из Германии, изучает эту технологию, которая уже позволяет овцам и обезьянам восстанавливать чувствительность и возможность передвигаться. Радтке надеется, что сможет начать клинические испытания на людях в следующем году. Она считает, что ее метод вскоре станет стандартом лечения для сотен тысяч пациентов с поврежденными нервными связями. Паучий шелк крепче нейлона, в четыре раза эластичнее стали и превосходит по силе кевлар. Но самое важное — это первый и единственный синтетический канал для восстановления нервных связей, который не вызывает иммунной реакции, аллергии или рубцевания ткани. Радтке называет его «Святым Граалем регенерации нервов».

Ранец для насекомых

Вдоль плодородных берегов реки Потомак в Северной Виргинии, в лесистом биомедицинском исследовательском комплексе стрекоза носит ранец. Несколько лет назад нейробиолог Энтони Леонардо изобрел устройство для регистрации активности клеток мозга стрекоз во время охоты на плодовых мух. Ученый рассказал мне, что каждое насекомое экипировано системной платой, кастомизированным компьютерным чипом, «несколькими электронными деталями» и антенной толщиной в человеческий волос. Леонардо — один из растущего числа исследователей, которые надевают все более крошечные ранцы на крошечных существ, чтобы изучить их поведение и передвижение.

До недавних пор GPS-трекеры и радиопередатчики были слишком тяжелыми, поэтому их нельзя было надевать на перелетных певчих птиц, многие подвиды которых весят меньше пятидесяти граммов. Орнитологи надеются, что последние разработки — миниатюрные ранцы весом с изюмину, закрепленные на петельках вокруг лапок близко к задним перьям — помогут им изучить, куда птицы ежегодно отправляются зимовать, какие расстояния они преодолевают, а также узнать скорость, с которой они путешествуют. Возможно, полученная информация объяснит, почему последние 50 лет популяции певчих птиц стремительно сокращаются.

Ранцы для насекомых пока что остаются диковинкой, но медоносных пчел, популяция которых в последнее десятилетие тоже начала вымирать при загадочных обстоятельствах, теперь снабжают крошечными радиопередатчиками. Некоторых тараканов опутывают электродами, которые могут частично контролировать маршруты их передвижений. Самый миниатюрный из существующих аппаратов — ранец для стрекозы: он весит всего 40 миллиграммов. Благодаря нему Леонардо удалось определить специфические клетки мозга, управляющие деятельностью насекомого во время охоты за добычей. Впоследствии он хочет превратить своих биомеханических стрекоз в гибридных дронов. Ученый описывает их как «совершенно новый вид микроскопического летательного аппарата, который будет меньше, легче и незаметнее, чем все, что когда-либо создавал человек».

Ars Brevis

Один из методов исследования внешнего мира — изменение его размера. Мы пользуемся микроскопами, чтобы увеличить мельчайшие объекты, существующие на планете. Скульптор Такахиро Ивасаки поступает ровным счетом наоборот: он уменьшает привычные нам монументальные структуры до миниатюр, используя повседневные материалы, чтобы по-новому взглянуть на обычные вещи. Ивасаки собирает крошечные радиовышки из щетинок зубных щеток и ворсинок тканевых салфеток и плетет журавликов из распущенных носков. Жвачно-розовая радиовышка длиной со шнурок поражает своей фотографической точностью и хрупкостью: создается впечатление, что ее можно разрушить одним чихом. Ивасаки родился в Хиросиме спустя 30 лет после того, как на город была сброшена атомная бомба. Скульптор унаследовал осознание жестокости промышленного прогресса, недолговечности человеческой жизни и цивилизации. Его талант заключается в умении с причудливой точностью передавать ужасающую красоту созданного нами непостоянного мира.

Хамелеон

Если хамелеон — синоним мимикрии, то осьминог — его воплощение. За мгновение этот обитатель морских глубин может изменить свою форму, цвет и свойства кожи, чтобы изобразить кого угодно: камбалу, краба, скопление кораллов, пучок водорослей. Конечно, при необходимости он мог бы притвориться и хамелеоном. Теперь же люди имитируют осьминогов.

В октябре исследователи Джеймс Пикуль из Пенсильванского университета и Роберт Шепард из Корнеллского объявили о создании силиконового покрытия, которое может изменяться в зависимости от окружающей среды. Способность осьминога к мимикрии объясняется наличием крошечных мускулов-«бугорков» на коже, стремительно создающих выступы и отростки. Пикуль и Шепард использовали в своей работе крошечные воздушные шарики. Они создали листы силикона с воздушными карманами в обрамлении кругов из ячеистой стеклоткани, при возгорании придающей пузырям специфическую форму. (Представьте себе игрушку, чьи глаза вылезают из орбит, если сильно на них надавить.) Исследования в этой области финансировались Министерством обороны. Возможно, они рассчитывали на создание новой технологии камуфляжа. Однако пока что открытие может применяться лишь в ограниченном числе мест: например, на местности, где есть округленные камни или спиралевидные растения. Осьминог, учитывая практически неограниченный спектр его возможностей, по-прежнему на сто щупалец впереди.

Живые цвета

Стрептомицеты занимают среди бактерий особое место. Они используются при производстве 2/3 всех антибиотиков, и — к радости сооснователей французского биотехнологического стартапа Pili — из них получают штамм, который выделяет синий пигмент, использующийся для создания красок. В 2012 году сооснователи Pili, специалист по синтетической биологии Томас Ландрейн и дизайнер Мари-Сара Аденис, обнаружили, что они могут выращивать бактерию, из которой получаются натуральные чернила и краски. Если накормить ее глюкозой, она может синтезировать молекулы цвета посредством ферментации — в точности как дрожжи, на протяжении веков использовавшиеся при создании алкоголя. Ландрейн и Аденис заявили, что могут использовать бактерию для получения красок и усовершенствовать процесс ферментации, что позволит создать нетоксичный и биоразлагаемый прототип чернил для пишущих принадлежностей или принтеров. (После они заключили партнерство с фирмой по производству ручек Bic.)

Это настоящий прорыв, учитывая, что индустрия моды — один из крупнейших загрязнителей окружающей среды во многом из-за химикатов, использующихся при окрашивании. Каждый год 200 тонн краски — преимущественно продуктов нефтехимии — сбрасываются в реки, что уничтожает обитателей водной среды, а также отравляет канцерогенами и прочими дезинтеграторами источники воды и фермерские угодья. Стрептомицеты могут стать решением проблемы.

Теперь команда химиков, биологов, инженеров и дизайнеров создает «палитру микробов Pili» — коллекцию микроорганизмов, созданных для производства пигментов различных цветов. Компания использует биореакторы, схожие с бродильными чанами, чтобы производить красители на промышленном уровне. Легче всего выделить бледно-желтый цвет спелого банана, а сложнее всего — ультрамарин. Тем не менее самая красивая часть процесса — осознание того факта, что все цвета на самом деле зеленые.

Воспроизводство в пакете

В 1970 году в своей книге «Диалектика пола» 25-летняя Шуламит Файрстоун высказалась в пользу сокращения способов воспроизводства: «Необходимо освободить женщин от тирании их биологии любой ценой». Другими словами, создание искусственной матки — единственная возможность положить конец отношению к женщине как к человеку второго сорта. 47 лет спустя наступил расцвет эктогенеза. Исследователи из Филадельфийского детского госпиталя создали биомешок — инкубатор, который, как предполагается, сможет способствовать повышению показателей выживаемости у недоношенных детей. Механизм уже продемонстрировал свою эффективность на ягнятах. Взамен 23 недель в утробе матери (продолжительность беременности овечки) они содержались в биомешке: самому старшему из животных, участвовавших в эксперименте, недавно исполнился год. Биомешок пока не готов для использования человеком и не способен выносить эмбрион на ранних стадиях развития, но мы подбираемся все ближе к феминистским мечтам Файрстоун.