Ученые создали мягкого робота, чтобы доказать, что корни растений «танцуют»

Исследователи Университета Дьюка хотели выяснить, как корни растений укрепляются в почве. Для этого они установили камеру на прорастающих в прозрачном геле семенах риса. Ученые делали новый снимок каждые 15 минут в течение нескольких дней и в итоге доказали, что корни растений «танцуют» для закрепления в земле.

Ученым стало интересно, что происходит с корнями растений, когда они углубляются в почве. Заняв весь процесс, они обработали данные. Сократив 100 часов съемки роста до минуты, ученые увидели, что рисовые корни используют специальный трюк для закрепления в почве. Больше всего это было похоже на движение штопора. Чтобы проверить свою теорию, ученые использовали мягкого робота, который и сам похож на корень.

Благодаря наблюдениям ученые получили новое понимание того, как и почему кончики корней растений вращаются во время роста. Например, выяснилось, что некоторые корни не могут двигаться как штопор. Виной всему является мутация гена HK1, которая заставляет их расти прямо вниз, а не кружиться и извиваться, как это делают другие корни.

Новые покадровые видеоролики запечатлевают то, что слишком медленно для нашего глаза: растущие кончики рисовых корней делают штопороподобные движения, покачиваясь и извиваясь по спирали, зарываясь в почву. Используя покадровую съемку вместе с роботом, похожим на корень, исследователи получили новое представление о том, как и почему кончики корней растений вращаются во время роста. Предоставлено: лаборатория Бенфея / Голдмана.

Ученые предполагают, что стратегия спирального роста, особый «танец» растений является поисковой стратегией — способом найти лучший путь для углубления в почве.

В экспериментах, проведенных в лаборатории профессора физики Дэниела Голдмана в Технологическом институте Джорджии, наблюдения за нормальными и мутантными корнями риса показали, что нормальные спиралевидные корни в три раза чаще находят отверстие и вырастают на другую сторону.

Сотрудники Технологического института Джорджии и Калифорнийского университета в Санта-Барбаре построили мягкого податливого робота, который разворачивается, как корень, и оставили его на полосе препятствий, состоящей из неравномерно расположенных колышков.

Даже без сложных датчиков или элементов управления роботизированный корень все еще мог преодолевать препятствия и находить путь через колышки. Но когда изгибание из стороны в сторону прекратилось, робот быстро застрял.

Наконец, команда вырастила обычные и мутантные семена риса в грунтовой смеси, используемой для бейсбольных полей, чтобы проверить их на препятствиях, с которыми корень действительно может столкнуться в почве. Конечно, в то время как у мутировавших корней были проблемы с препятствиями, нормальные легко их преодолевали.

Работа помогает ученым понять, как корни растут в твердой, уплотненной почве.

Источник: hightech.fm



Добавить комментарий