Группа ученых, возглавляемая Наньянским технологическим университетом в Сингапуре (НТУ), создала устройство для отправки электрических сигналов растениям и приема идентичных импульсов от них. Проект имеет богатый потенциал использования в сфере новых технологий.
О том, что растения излучают электрические импульсы, известно давно. Таким образом они воспринимают окружающую среду и могут соответствующе реагировать на нее. По мнению исследовательской группы НТУ, можно создать огромное количество полезных программ – необходимо лишь научиться измерять интенсивность данных сигналов. Пример использования – разработка приложения для раннего распознавания болезней посевов.
Для качественного распознавания сигнала требуется непосредственный контакт устройства с поверхностью растения, поскольку данное излучение очень слабое. В исследовании ученые использовали венерину мухоловку – хищное растение, которое питается насекомыми (преимущественно муравьями, пауками, жуками и др.).
Венерина мухоловка имеет ловушку с двумя долями. Как именно она срабатывает, достоверно неизвестно. Однако ученые установили, что, во избежание ложного захлопывания, растение «ждет» двух сигналов-раздражителей. После этого доли закрываются, внутри образуется полость, но насекомое не может освободиться из-за преград в виде волосков. Затем ловушка захлопывается полностью и превращается в желудок, где пища переваривается около 10 дней.
К поверхности растения исследователи прикрепили электроды. Крепеж осуществили при помощи гидрогеля. Перед учеными было две задачи: проследить, как именно растение реагирует на среду, а также передать ему электрический импульс для закрытия ловушки.
Разработанное устройство миниатюрное – 3 мм в диаметре. Оно не наносит вреда растениям и никаким образом не влияет на их процесс жизнедеятельности до момента отправки сигнала. Для этого исследователи воспользовались смартфоном. Они передавали импульсы с заданной частотой. Чтобы ловушка сработала, необходимо потревожить как минимум 2 чувствительных волоска с интервалом примерно до 20 секунд.
Доли венериной мухоловки захлопнулись, спустя 1,3 секунды эксперимента. В ходе исследования проведен еще один эксперимент. К растению прикрепили роботизированную руку, и при помощи смартфона заставили его «схватить» проволоку диаметром 0,5 мм. Подобный подход может быть использован для разработки более чувствительных роботов.
Исследователи полностью довольны результатом своей работы. Теперь они займутся совершенствованием крепежного вещества – гидрогеля, чтобы можно было эффективно использовать устройство и с другими видами растений. Например, термогель из жидкого состояния переходит в вязкое, пластичное при комнатной температуре. Это позволит надежно прикреплять устройство к растениям, которые находятся в движении во время роста и развития.
Ранее исследования показали, что растения могут обмениваться информацией в виде электрических сигналов под землей. При этом почва служит для них проводником данных импульсов. Существует мнение, что сигналы распространяются через корневую систему. Также установлено, что они могут передаваться между разными видами.
