Kyborgizovaná růže

Švédští vědci zavedli do těla rostlin analogové i digitální obvody

Tým švédských vědců vyvinul metodu, pomocí níž lze přirozeně vnořit či nechat vrůst pružné a vodivé polymerní dráty dovnitř stonku a listů živé růže a vytvořit tak jednotný a funkční bionicko-elektronický celek.

Výzkumníci ze švédské Univerzity v Linköpingu zavedli do těla živých rostlin jak analogové tak digitální obvody. Využili přitom přirozeného cévního systému (xylémových kanálků) rostlin, jmenovitě živé růže. Příslušnou práci v časopise Science Advances zveřejnil tým z Laboratoře organické elektroniky pod vedením profesora Magnuse Berggrena. Smyslem této kyborgizace bylo propojit systém přirozených a často komplikovaných chemických a iontových procesů uvnitř rostliny s elektrickými signály, což umožňuje jednak přesný monitoring životních funkcí nebo sledování koncentrace řady sloučenin v různých částech rostliny a také vyvolávat některé procesy zpětné vazby, které mohou podle potřeby zpětně ovlivňovat životní podmínky, koncentrace látek a životní funkce uvnitř rostliny. Tedy i jejich růst a vývoj. Chemické procesy uvnitř rostlin přitom probíhají mnohem pomaleji, než jsme zvyklí, což ztěžuje jejich studium i ovlivňování.

Rostlina si může sama regulovat zavlažování i osvětlení

Díky kyborgizaci však nyní bude možné rostliny a jejich fyziologii studovat podrobněji než doposud. Navíc na bázi těchto systémů mohou vědci konstruovat např. palivové články, řízené a sycené pomocí fotosyntézy, rostlinné biologické senzory a také rostlinné regulátory růstu a další zařízení, schopné upravovat vnitřní procesy v rostlinách. Mj. si tak rostlina bude schopna sama spouštět a regulovat vlastní zavlažování či osvětlení, podle toho, kolik vody v sobě bude mít nebo jak rychle, pomalu či jak účinně budou probíhat některé její chemické reakce.

Vodiče uvnitř rostlin přitom nemají kovový charakter. Jsou tvořeny organickými (polo)vodivými polymery, dlouhými až 10 centimetrů, přičemž pouze jediná látka zvaná PEDOT(Poly(3,4-EthyleneDiOxyThiofen)) -S byla schopna spojit vodivé elektronické funkce s požadavkem nenarušování přirozené dopravy vody a živin v rostlinných cévách. Vlákna polymeru přitom postupně do rostliny vrůstala, jak se polymer samovolně prodlužoval a skládal ve vodním roztoku, který byl rostlinou postupně nasáván. Vodiče spolu s okolním elektrolytem v rostlinných cévách pak mohly fungovat jako elektrochemické tranzistory, měnící iontové signály na elektronické. Další vodiče z jiné formy PEDOTu byly pomocí odlišné metody vnořeny do listů rostliny. V listech tak vznikly elektrochemické články. Zároveň se tyto struktury po přiložení vnějšího elektrického napětí různě zabarvovaly, podobně jako pixely displeje.

Myšlenky na podobné propojování rostlin s elektronickými a kybernetickými systémy přitom ve Švédsku vznikly již v 90. létech, a sice v oblasti dřevárenského a papírenského průmyslu. Tehdy odborníci stáli před různými úkoly monitoringu a optimalizace růstu stromů a jejich dřevní hmoty.

Zdroje: Phys.Org, Science magazine, Futurism, ScienceDaily, Nanowerk, Nature, IEEE Spectrum, Science News, New Scientist, ScienceAlert, Scientific American, PhysicsWorld, IndustryTap, Science Advances