Celý zložitý systém sám rotuje na hladine vody.
Embryá hviezdoviek na vode. Zdroj: MIT
Vedci prvýkrát pozorovali mnohobunkový organizmus, ktorý prirodzene vytvára kryštalickú štruktúru s neočakávanými vlastnosťami. Jav pozorovali na hviezdovkách, ľudovo nazývaných morské hviezdice.
Embryá hviezdoviek sa zoskupujú do tvaru kryštálu
Vo svojich najskorších štádiách, dlho predtým, ako sa im sformujú typické hviezdicové výbežky, pripomínajú embryá hviezdoviek malú guľôčku. Charakteristickým znakom embryí je ich točenie sa vo vode.
Vedci z Massachusettského technologického inštitútu (MIT) pozorovali vôbec prvýkrát jav, keď sa viaceré embryá hviezdic otáčali rovnakým smerom, priťahovali sa navzájom k sebe a spontánne sa zhromažďovali do prekvapivo organizovanej štruktúry podobnej kryštálu.
„Tvar, ktorý formujú, nazývame kryštál, pretože každé embryo je obklopené šiestimi susednými embryami v šesťuholníku (hexagóne), ktorý sa opakuje v celej štruktúre a je veľmi podobný kryštálovej štruktúre grafénu,“ vysvetľuje Nikta Fakhri, profesorka fyziky z MIT.
Objav ich prekvapil. Pôvodne plánovali pozorovať plávanie embryí na hladine vody v čase ich dospievania a delenie buniek v najskorších štádiách.
„Hviezdovky sú jedným z najstarších modelových organizmov na štúdium vývojovej biológie, pretože majú veľké bunky a sú opticky transparentné,“ hovorí Fakhri.
Popri sledovaní vedci však zistili, že oplodnené embryá rastú, delia sa a vytvárajú obal, z ktorého potom vyrastajú drobné chĺpky alebo riasinky. Vďaka nim embryo rotuje spôsobom, ktorý sa označuje chiralita. Riasinky vytvoria akési víry, ktoré potom priťahujú menšie embryá k sebe.
Fakhri a jej kolegovia zverejnili svoje výsledky v článku, ktorý publikovali v prestížnom časopise Nature. V príspevku na stránke Nature nájdete aj video, v ktorom tvoria hviezdovky hexagónové útvary.
Hviezdovka na korálovom morskom dne. Zdroj: iStockphoto.com
Aktívna hmota
Zaujímavosťou je, že kompletný kolektívny „živý kryštál“ vykazuje zvláštnu elasticitu, vlastnosť, pri ktorej otáčanie jednotlivých jednotiek – v tomto prípade embryí – spúšťa vlnenie celej štruktúry. Vo vlniacom stave zotrvávajú pomerne dlhú dobu a rozplynú sa, až keď sa jednotlivé embryá začnú viac vyvíjať a meniť tvar.
Systém zložený z veľkého počtu aktívnych činiteľov, z ktorých každý spotrebúva energiu na pohyb alebo na vyvíjanie mechanickej sily, sa nazýva aj aktívna živá hmota. Fyzici skúmajú túto oblasť komplexných systémov, medzi ktoré zaradili po novom aj hviezdovky.
„Je to veľmi pozoruhodný jav. Tieto embryá vyzerajú ako nádherné sklenené guľôčky, udržujú sa na hladine, aby vytvorili dokonalú kryštálovú štruktúru,“ hovorí Fakhri.
Organizácia do väčších celkov prináša výhody
Organizovanie do väčších celkov prináša niektorým zvieratám svoje výhody. „Vtáky vytvárajú kŕdle, vďaka ktorým sa dokážu lepšie vyhnúť predátorom alebo hladšie a jednoduchšie lietať v prúdoch vzduchu. Podobne môže kryštálová štruktúra poskytovať určité benefity aj hviezdovkám. Aké presne, však zatiaľ nevieme,“ dodáva Fakhri. Ukázalo sa, že existujú aj ďalšie morské organizmy, ktoré robia niečo podobné, napríklad riasy.
Objav plánujú výskumníci aplikovať ako princíp dizajnu, napríklad pri konštruovaní robotov, ktorí sa začnú samostatne organizovať do zhlukov, pričom sa budú pohybovať a fungovať ako jeden celok.
„Predstavte si, že postavíte súbor viacerých mäkkých rotujúcich robotov, ktorí môžu navzájom interagovať ako tieto embryá,“ hovorí Fakhri. „Mohli by byť navrhnuté tak, aby sa sami organizovali, rotovali a pohybovali napríklad cez more, kde by vykonávali užitočnú prácu,“ dopĺňa Fakhri.
(JM)
