Hãy xem video dưới đây. Nếu không giới thiệu, chắc có người sẽ nghĩ đó là một con cá thật đang bơi trong một cốc máu, hay đại loại một thứ nước nào đó có màu đỏ (hãy nghĩ đến cá bơi trong Sting dâu).
Biết đâu đấy, con cá này có thể bơi được trong Sting thật thì sao? Bởi thứ nước màu đỏ này thực chất cũng là nước đường, và nó đang cung cấp năng lượng cho con cá hoạt động.
Cần phải nói rằng đây không phải một con cá thật. Nhưng nó còn hơn thế, một nửa cơ thể của con cá cyborg này được làm từ tế bào tim người. Và như bạn biết đấy, tế bào của chúng ta thì ăn đường để sống. Không có đường, cụ thể là glucose, trái tim trong lồng ngực của bạn sẽ ngừng đập.
Con cá này cũng vậy, nó cần phải bơi trong môi trường nuôi cấy vi sinh chứa đường. Và nếu bạn thả nó vào trong một cốc nước đường glucose, nó có thể sống được 100 ngày.
Con cá robot được làm từ tế bào cơ tim bơi trong môi trường nuôi cấy vi sinh chứa nước đường, muối và amino axit có màu đỏ như máu
Bây giờ, hãy nói kỹ hơn một chút. Một con cá cyborg là gì? Tại sao các nhà khoa học lại chế tạo ra nó? Đây thực chất là một sản phẩm nghiên cứu của các nhà khoa học đến từ Đại học Emory, Đại học Harvard và Đại học Công nghệ Georgia.
Con cá này có nửa thân trên được làm bằng nhựa, với các cấu trúc vây giúp nó nổi. Nửa thân dưới của con cá phần gắn với đuôi được làm từ tế bào cơ tim người, cụ thể là các tế bào cơ tim được nuôi lớn và phát triển từ tế bào gốc.
Như chúng ta biết các tế bào cơ tim có thể co duỗi liên tục và hoạt động độc lập không cần đến sự điều khiển của não bộ. Và chúng làm việc không biết mệt mỏi, từ khi bạn sinh ra cho tới khi trái tim bạn ngừng đập.
Các nhà khoa học nghĩ họ có thể sử dụng cơ chế này để tạo ra một phần đuôi dẫn động cho mô hình cá robot.
Một ý tưởng tuyệt vời
Trước đây đã có một số nghiên cứu sử dụng tế bào cơ tim chuột để tạo ra những con robot hình sứa hoặc hình cá đuối. Nhưng sứa và cá đuối nhìn chung chỉ là những mô hình đơn giản, hoạt động dựa trên sự co bóp một chiều.
Còn con cá biohydrid này là một sự nâng cấp tinh tế hơn. Nó sở hữu một cái đuôi có thể quẫy sang hai bên. Nhìn thì đơn giản nhưng chỉ với các tế bào cơ tim, làm thế nào để các kỹ sư sinh học chế tạo ra bộ truyền động như vậy?
Ý tưởng giải quyết vấn đề ở đây rất tuyệt vời. Họ đã làm ra một cái đuôi gồm 2 lớp tế bào cơ tim ở hai bên, và cho chúng đập so le nhau. Khi các tế bào bên trái co lại, kéo cái đuôi về phía đó, các tế bào ở bên mặt bên phải cũng sẽ được kéo duỗi ra.
Sau đó, chính các tín hiệu điện sinh học của phản ứng duỗi sẽ kích hoạt các tế bào mặt bên phải co lại, dựa trên một cơ chế được gọi là "kênh protein nhạy cảm cơ học". Cái đuôi cá sau đó được kéo về bên phải, và phản ứng co lại khiến các tế bào mặt bên trái duỗi ra, kích hoạt tín hiệu điện khiến chúng một lần nữa co lại.
Cứ thế, hai bên tế bào cơ tim tạo ra một vòng lặp phản hồi vô tận, giống như cách các cơ trong trái tim bạn đang co bóp so le để đẩy máu đi khắp cơ thể. Con cá cyborg này vì vậy có thể hoạt động như nhịp đập của một trái tim.
Keel Yong Lee, một trong số các tác giả nghiên cứu đến từ Đại học Harvard cho biết: "Bằng cách tận dụng tín hiệu điện giữa hai lớp cơ, chúng tôi đã tái tạo lại được chu kỳ mà mỗi lần một lớp cơ co lại, nó lại tạo ra sự kéo căng ở phía đối diện.
Kết quả này làm nổi bật vai trò của các cơ chế phản hồi trong các cơ làm nhiệm vụ bơm chất lỏng trong cơ thể, giống như cơ tim".
Cá cyborg làm từ tế bào cơ tim người có thể bơi liên tục 100 ngày
Hơn nữa, giống như hoạt động của các cơ bắp trong cơ thể bạn sẽ được cải thiện khi tập thể dục, theo thời gian, con cá cyborg này sẽ ngày càng bơi nhanh hơn. Nó cũng hoạt động tự nhiên và độc lập vì được làm từ cơ tim.
Điều đó có nghĩa là robot sinh học không cần có ý thức điều khiển, nó dựa hoàn toàn trên tín hiệu cơ điện để duy trì hoạt động trong 100 ngày.
Con cá này sẽ cứu sống hàng triệu đứa trẻ trong tương lai
Những dự án chế tạo robot sinh học trông có vẻ đơn giản và vui vẻ, nhưng thực chất, chúng có một ý nghĩa rất quan trọng đối với các nhà khoa học.
"Chúng tôi đã xác định được các nguyên tắc lý sinh quan trọng giúp trái tim hoạt động, sau đó tìm cách tái tạo và sử dụng chúng để thiết kế ra một hệ thống. Nhưng thay vì thiết kế ra một trái tim, việc tạo ra một con cá sống và bơi lội được sẽ cho phép chúng tôi theo dõi các nguyên tắc ấy theo cách trực quan hơn", Kevin Kit Parker, nhà kỹ thuật sinh học đến từ Harvard cho biết.
Chẳng hạn như khi các nhà khoa học nghiên cứu tác dụng phụ của thuốc, họ đã hòa streptomycin là một loại kháng sinh và gadolinium có trong thuốc cản quang để chụp phim vào cốc nước.
Con cá sống trong đó cuối cùng đã giảm tốc độ bơi, chứng minh hai loại thuốc này có tác dụng phụ làm rối loạn các kênh ion trong cơ bắp, và từ đó ảnh hưởng tới tim.
Trong một thí nghiệm khác, các nhà khoa học đã lắp vào con cá một hệ thống giống như máy điều hòa nhịp tim. Cỗ máy sau đó có thể điều chỉnh tần số và nhịp điệu quẫy đuôi của con cá cyborg, giống với cách nó điều chỉnh những trái tim ngoài đời thực.
Ngoài ra, các mô tim tự co bóp trong nghiên cứu này còn có thể được sử dụng để tạo ra các bộ phận trong tim người, để thay thế cho những phần đã bị hỏng và không thể hồi phục vì đau tim.
"Mục tiêu cuối cùng của chúng tôi là xây dựng được một trái tim nhân tạo có thể thay thế cho những đứa trẻ mắc dị tật bẩm sinh tim", Parker cho biết. Nếu ông và nhóm nghiên cứu của mình thành công, những con cá mô hình này sẽ là điểm khởi đầu của một câu chuyện, trong đó hàng triệu đứa trẻ sẽ được cứu sống.
Tham khảo Sciencealert , Gizmodo , Businessinsider
