Генетически модифицированные стрекозы-киборги могут выполнять управляемое опыление

Известно, что самые маленькие беспилотники имитируют насекомых во многих отношениях, но никто не может сравниться в эффективности и маневренности со стрекозой. Теперь ученые и инженеры создают новый вид гибридного беспилотника путем комбинирования миниатюрной системы навигации, синтетической биологии и нейротехнологий для управления стрекозой.

Программируемые стрекозы были изменены внутри и снаружи, чтобы следовать по заданному маршруту, используя для питания солнечные батареи размером с ноготь. А вся система управления выглядит как рюкзак для насекомого. Предыдущие эксперименты в этой области обычно использовали один из двух подходов. Первым из них является создание в организме системы управления высокого уровня, чтобы двигаться в заданном направлении, противоположном естественному желанию стрекозы. В другом случае, необходимо активировать движение, воздействуя непосредственно на мышцы или нервные интерфейсы конечностей. В первом случае насекомое может привыкнуть к этим побуждениям и, в итоге, игнорировать их. Во-втором случае, эффективное естественное движение заменяется неуклюжим искусственным.

Золотую середину между этими вариантами занимает проект DragonflEye, возникший в результате сотрудничества между лаборатории Draper и медицинским институтом Howard Hughes. Внутренняя организация стрекозы включает набор нейронов – это своего рода посланники, которые передают крыльям команды управления высокого уровня. Воздействуя на них непосредственно, ученые не должны беспокоиться о том, что насекомые привыкнут к импульсам или придется учить их, как именно нужно махать каждым крылом.

Но есть все-таки и проблемы – идея использования электрических импульсов, чтобы активировать нейроны, немного сырая. Поэтому стрекозы получили ген, который добавляет к нейронам светочувствительные белки, называемые опсинами. Это позволит активировать эти нейроны светом с конкретной длиной волны, посланным через интерфейс optrode. Не только эти, но и другие генетические хитрости позволяют активным нейронам на самом деле излучать свет, так что optrode может как управлять, так и контролировать передвижение.

Добавьте к этому ультра-легкие солнечные батареи и систему навигации (о которых Draper не очень распространяется) – и вы получите полный блок контроля стрекозы, который весит доли грамма.

Эта технология может быть использована «для опыления, доставки груза, разведки и даже точной медицины и диагностики», предполагают в лаборатории Draper. «DragonflEye – это совершенно новый вид миниатюрного воздушного аппарата, который меньше, легче и имеет более совершенную структуру, чем все остальное, созданное человеком», - сказал главный исследователь проекта Джесси Дж. Уилер.