Биологи научились контролировать движения медуз и ускорили их втрое

Исследования глубин океана до сих пор остаются невероятно сложной технической задачей. Колоссальное давление требует использования специальных подводных аппаратов, часто — штучных и дорогостоящих. Вместе с тем многие морские животные чувствуют себя здесь совершенно нормально, заставляя ученых раз за разом задумываться над тем, как использовать их «сверхспособности» на пользу науке.

Новый такой проект представили недавно Джон Дабири (John Dabiri) и Николь Сюй (Nicole Xu) из Стэнфордского университета. В статье, опубликованной в журнале Science Advances, они предлагают оснастить глубоководных медуз датчиками и гибкими электродами. Стимулируя движения животных, электроды позволяют направлять их и даже ускорять до скорости втрое быстрее обычной.

Прежде китов, дельфинов и некоторых других морских животных уже использовали в качестве носителей миниатюрных сенсоров для мониторинга океана. Однако ученые никак не могли контролировать их перемещения и были вынуждены полагаться на то, куда кит или дельфин сам решит отправиться.

Управлять сравнительно примитивными медузами, казалось бы, проще, да и вопросы этики для стрекающих стоят далеко не так остро, как для млекопитающих. Однако, в отличие от дельфинов или китов, у медуз нет болевых рецепторов. Поэтому стимулировать их мускулы необходимо напрямую, заставляя сокращаться под действием слабых электрических разрядов, примерно так, как работают искусственные водители сердца.

Демонстрируя такой подход, Дабири и Сюй имплантировали в тело медузы массу микроэлектродов. Крошечные управляющие модули заставляли ритмически срабатывать то одну, то другую группу электродов, вызывая сокращения соответствующих групп мышц и заставляя медузу двигаться. Судя по всему, самих животных это мало тревожило: выглядели и вели себя они совершенно обычно, и выделения жидкости, характерного для стрессированных медуз, не происходило.

Эксперименты показали, что при ускорении ритма животное может перемещаться даже быстрее обычного. Такое движение оказалось неожиданно эффективным. Теоретически ускорение в три раза должно требовать в девять раз более интенсивного метаболизма. Однако проведенные в лаборатории измерения потребления кислорода показали, что энергообмен у медузы, которую новая система заставляет плыть втрое быстрее, усиливается всего лишь в два раза.

Возникает вопрос, отчего медузы не выработали такое быстрое и эффективное передвижение в природе. Возможно, они просто не испытывали достаточного эволюционного давления: у этих животных на глубине не слишком много естественных врагов, и тратить силы на быстрое движение нет особой необходимости.