Недавно японцы вырастили настоящее мясо… в пробирке. А китайцы создали мини-мозг, который управляет роботом.
Что еще необычное, но полезное ученые выращивают по всему миру? Об этом – в программе "Наука и техника" с Михаилом Борзенковым на РЕН ТВ.
40 видов фруктов с одного дерева
Только представьте: на одной ветке зреют сочные персики, на другой – наливные яблоки, а по соседству – вишни, сливы и еще 30 фруктов.
Это не фантастика, а реальный эксперимент американских биологов. Они вырастили уникальное дерево-сад, которое дает 40 разных плодов.
"Привив почки с различных косточковых деревьев на ветви одного дерева, удалось произвести несколько видов фруктов. В момент цветения ветви начинают распускаться разными оттенками белого, розового и малинового, а позже, летом, дерево приносит 40 различных плодов", – рассказал художник и селекционер, преподаватель Сиракузского университета искусств Сэм ван Акен.
Чтобы вырастить такое чудо, ученым потребовалось больше пяти лет. Но это была всего лишь разминка. Научные лаборатории всего мира превратились в настоящие фабрики чудес, где сегодня выращивают то, что еще вчера считалось абсолютно невозможным.
Тончайшие нити из золота для микроэлектроники от российских специалистов
В российских лабораториях научились выращивать элементы для микроэлектроники. И для этого ученые из Санкт-Петербурга использовали золото. Именно этот драгоценный металл помог создать сложные кристаллы в тысячу раз тоньше человеческого волоса.
"Вот так выглядит полупроводниковая пластина до роста. Она полированная с одной стороны. А вот уже выращенный образец с квантовыми нитями. Но все-таки они настолько маленькие, что глазами каждую нить не видно", – показал руководитель лаборатории новых полупроводниковых материалов СПбГУ, старший научный сотрудник СПбАУ Родион Резник.
Такие тончайшие нити – фундамент для микроэлектроники будущего. На их основе можно создавать новые эффективные источники энергии, датчики газа и света, гибкие экраны, а также приборы в области квантовых технологий и нейросетей.
И все благодаря золоту, которое выступает в роли дирижера. Оно заставляет атомы алюминия, галлия и мышьяка собираться в идеальные структуры. И все это на обычной кремниевой пластине, основе всех современных гаджетов.
"На поверхности кремниевой пластины формируются капельки золота в условиях сверхвысокого вакуума. Затем на поверхность этой пластины направляются потоки особо чистого материала, атомов или молекул третьей и пятой группы таблицы Менделеева. На поверхности этой пластины кремниевой только под золотыми каплями происходит рост кристаллических наноструктур, квантовых нитей", – пояснил Родион Резник.
Благодаря кристаллам-невидимкам техника станет не просто быстрее и эффективнее – она совершит настоящий скачок в размерах. Мощные микросхемы, которые сегодня занимают полкорпуса ноутбука, поместятся в наперсток.
Бактерии выращивают обувь: новая британская технология
Но настоящая сенсация ждала ученых там, где они меньше всего ее ожидали, – в мире моды.
Оказалось, что выращивать можно не только микрочипы, но и... элементы нашего гардероба. Приготовьтесь удивляться: в лабораториях уже растет ваша будущая пара обуви.
Надоело постоянно красить туфли? Ученые из Лондона нашли радикальное решение. Они предлагают выращивать туфли нужного цвета прямо на фабрике. И для этого даже не нужна краска.
Секрет – в особых бактериях, которые производят не просто кожу, а сразу цветной материал. Микроорганизмы создают прочные листы целлюлозы, а по команде исследователей начинают вырабатывать нужный пигмент.
"Эта технология – двойной прорыв. Во-первых, производство такой кожи обходится без токсичных химикатов и нефтепродуктов, а сам материал полностью разлагается в природе. Во-вторых, это бесконечные возможности для дизайна. Модифицируя бактерии, можно получать любые цвета и даже наносить сложные узоры прямо в процессе роста материала", – отметил профессор факультета биоинженерии Имперского колледжа Лондона Том Эллис.
"Король драгоценных камней" из пробирки
А теперь магия, которая порадует женщин, любящих украшения, и мужчин, которым за эти украшения приходится платить. Оказывается, драгоценные камни тоже можно вырастить. Причем из отходов производства.
Исследователь Софи Бунс из Университета Западной Англии уже провела уникальный эксперимент. Представьте: в ее лаборатории прямо в платиновой оправе будущего кольца вырос настоящий рубин.
"В основе метода – крошечный фрагмент натурального камня, точнее отходы от его производства. Его помещают в металлическую форму и с помощью специального раствора, который снижает температуру плавления оксида алюминия – основного компонента рубина, выращивают кристалл в печи. Процесс занимает от нескольких часов до нескольких суток.
На выходе получается полноценный рубин, который по своей структуре и качеству идентичен камню, добытому в природе", – подчеркнула проректор Колледжа искусств, технологий и окружающей среды Университета Западной Англии, соавтор исследования Елена Марко.
Главное – каждый такой камень уникален. Без вредной для экологии добычи и почти из ничего. В будущем это сделает украшения по-настоящему эксклюзивными и доступными. И если уж можно из пробирки создать бриллиант, то почему бы не вырастить и огромный кусок сочного стейка?
Настоящее мясо из лаборатории от японских исследователей
Ученые из Японии совершили невозможное: они впервые создали в пробирке полноценный кусок курятины весом 10 граммов.
Раньше это было нерешаемой задачей. В тонком слое клетки получали питание, но в толстом куске они просто погибали без кислорода. Исследователи нашли остроумный выход.
"Мы сумели вырастить полноценный кусок куриного мяса, используя систему из тысячи микроскопических полых волокон. Мы заставили питательную жидкость циркулировать внутри него, как кровь по сосудам.
Такие волокна для доставки нужных веществ до этого эксперимента в основном использовали во время медицинского диализа или в фильтрах для воды", – уточнил профессор Института промышленных наук Токийского университета Седзи Такеучи.
Новые мышцы для пересадки после травм и аварий: уникальная российская разработка
Подобная технология открывает дорогу не только к мясу без жертв, но и к настоящему чуду в медицине. По тому же принципу можно будет выращивать и человеческие органы для пересадки.
Российские ученые уже научились воссоздавать в пробирке живую мышечную ткань, которая в будущем сможет заменить поврежденные мышцы пациентам после травм и операций.
"Клетки можно подкрашивать определенными флуоресцентными красителями. Синий цвет и округлая форма – подкрашены ядра. Зеленый цвет – это актиновый цитоскелет. Красный цвет – это виментин", – показала сотрудник лаборатории тканевой инженерии и регенеративной медицины НИТУ МИСИС Екатерина Иванцова.
Разноцветная картина, напоминающая полотно художника-авангардиста, вовсе не произведение искусства. Это живая клетка, которую ученые наблюдают в микроскоп в реальном времени.
И прямо сейчас она обрастает новыми мышечными волокнами. Для наглядности ее подсветили флуоресцентным красителем.
Такая клетка вернет движение людям с тяжелейшими травмами. Проблема в том, что при обширных повреждениях после аварии или сложной операции мышцы не могут восстановиться самостоятельно.
Существующие методы пересадки тканей помогают не всегда и не всем. Поэтому ученые МИСИС совершили невозможное – они вырастили полноценный мышечный имплант.
"Скелетные мышцы составляют около 40% от общей массы человека. Руки, ноги, скулы и так далее. В этом-то и прелесть данной разработки – то, что используются клетки самого же пациента. Поэтому по поводу иммунного ответа организма можно забыть", – подчеркнула специалист.
Ученые создали уникальную матрицу, где клетки собираются в трехмерные структуры – сфероиды. Представьте себе строительные леса для небоскреба, только для живой ткани. Они задают клеткам точное направление роста.
Но главная задача – найти идеальный материал для каркаса. С одной стороны, он должен проводить электрические сигналы, как настоящая мышечная ткань. С другой – бесследно растворяться в организме, когда выполнит свою работу.
"Планируется забор биоптата – это клетки самого пациента. В дальнейшем получается волокнистый конструкт, где распределены эти клетки пациента. Волокнистый конструкт погружается в специальную среду, полимер разлагается, и формируется тканеподобная структура. Уже полученный биоэквивалент скелетных мышц имплантируется обратно в человека", – объяснила Иванцова.
Новая радужка для восстановления зрения от американских ученых
А вот технология, которая вернет зрение тысячам людей. Это искусственная радужка глаза. Та самая, что непроизвольно сужается на свету и расширяется в темноте.
Американским ученым впервые удалось вырастить ее в лаборатории. До сих пор у людей с поврежденной радужкой не было шансов на восстановление – старые импланты просто не могли двигаться.
Новая методика позволяет создавать живые аналоги этой важной части глаза, которые сохраняют свою природную функцию.
"Технология начинается с 3D-принтера: создается миниатюрный штамп, который вдавливается в гидрогель, формируя микроскопические каналы. Эти каналы заселяются мышечными клетками, которые и становятся основой для живой ткани. Эта же методика позволила создать и первого в мире робота, приводимого в движение скелетными мышцами. Именно этот прорыв лег в основу искусственной радужки, которая может сокращаться, реагируя на свет", – сообщила доцент кафедры механического инжиниринга Массачусетского технологического института Риту Раман.
Настоящий мозг, выращенный в пробирке: достижение китайских ученых
Но самый невероятный прорыв совершили китайские исследователи. Им удалось создать робота, которым управляет настоящий живой мозг, выращенный в пробирке.
"Все начинается с человеческих стволовых клеток. Из них выращивают крошечную модель мозга – миниатюрный живой комочек нервной ткани. Затем этот мини-мозг помещают на специальный чип. Он выполняет две задачи: снабжает ткань питанием и считывает ее электрические сигналы. Эта система и называется "мозг на чипе", – уточнил доктор химических наук, профессор Университета Цинхуа Цю Юн.
Такой гибрид человека и машины уже умеет обходить препятствия. Когда робот приближается к преграде, чип посылает сигнал в мозг, а тот в ответ генерирует импульс для маневра. Это не просто программирование, а самое настоящее обучение.
Кажется, в ближайшем будущем мы сможем вырастить абсолютно все – от нового органа до искусственного интеллекта на живой основе. Осталось только понять, где предел возможностей человека и не окажемся ли мы однажды в роли подопытных у своих же созданий.
Еще больше интересного от РЕН ТВ – в канале "Рен. Знание" мессенджера MAX