海洋生物學家已經(jīng)采用“柔軟機器扁手指”作為工具來進行海底研究。2月24日發(fā)表在《當代生物學》雜志上的一項研究中，科學家發(fā)現(xiàn)，用超級柔軟的機器人手指握住的水母與傳統(tǒng)潛水鉗夾住的水母相比，表達的壓力相關基因明顯少得多。這種新型機器人的外形就像面條，扁扁的，能夠以一種更溫和、更少侵入性的方式收集生態(tài)數(shù)據(jù)。
論文第一作者、美國自然歷史博物館博士后Michael Tessler說:“利用基因組學，我們確認，新開發(fā)的軟機器人是處理一些最靈活的生物——水母——一種更友好的方式。”“有了新技術，我們通常可以在技術上取得巨大進步，比如深海動物處理技術。”
與狗或貓不同，水母不能發(fā)出嘶嘶聲或抱怨它們的不適。相反，通過分析它們所表達的基因可以洞察它們對環(huán)境的反應。通過基因測序，研究人員測量了水母在自由游動、由柔軟的機器人手指控制或被更標準的剛性爪子控制時基因表達的差異。
紐約城市大學巴魯克學院和城市大學研究生中心生物學教授，生物學博士大衛(wèi)·格魯伯說，“想象一下，你非常開心地坐在你的辦公桌前，我測量一下哪些基因是活躍的，然后用一只爪子戳了戳你。然后我會觀察你的基因反應與你坐著不受干擾時的反應有多大不同；這種差異的強度可以作為你的壓力水平的一個指標。”
被溫柔對待的水母表現(xiàn)出最像未受干擾的個體的基因表達模式，顯示出它們對捕捉的相對平靜的反應。更重要的是，被爪子抓住的水母表達了“修復”基因，這表明它們?yōu)樯眢w傷害做好了準備。格魯伯說:“我認為有趣的是，當你開始用標準鉗子騷擾它們時，它們會立即進入自我修復/壓力狀態(tài)，因為它們是如此脆弱的生物，壓力對它們來說很常見。”這些自我修復基因的表達水平比自由游動或輕輕拿著的水母要高。
但是這項研究的影響遠遠超出了水母。“我們只是用它們作為我們的樣本生物體。”格魯伯說，“現(xiàn)在我們已經(jīng)證明，這種方法可以減少像水母這樣脆弱生物的壓力，這確實證明了我們的假設，即深海中的軟機器人可以成為各種微妙互動的有效工具。”
研究報告的合著者尼娜·西納特拉(Nina Sinatra)也表達了同樣的觀點。她在哈佛大學威斯生物工程研究所攻讀研究生時參與了這項研究，設計了溫柔的機器人手指。西納特拉說:“選擇靈活、堅韌和輕便的材料，使得軟體機器人能夠在深海環(huán)境中穩(wěn)健地運轉(zhuǎn)，同時又足夠脆弱，可以安全地與一些最脆弱的海洋生物互動。”“通過擴展我們的材料工具箱，工程師們可以為傳統(tǒng)機器人無法應對的挑戰(zhàn)找到令人興奮和聰明的解決方案。”
此外，這些軟機器人工具可以被帶到地面上，直接造福于人類。“它們可以從樹上收獲果實且不會弄傷果實,恢復中風患者的肌肉,和許多其他剛體機器人做起來太笨重的事情。”合著者Rob Wood說,他是Wyss核心教員和哈佛大學約翰·A保爾森工程和應用科學學院(海洋)工程與應用科學學院教授。
從歷史上看，海洋勘探一直是一項艱苦的工作；收集數(shù)據(jù)需要從海底搜尋材料或捕捉標本，然后拿回海面上研究。隨著軟機器人的加入，提取DNA樣本甚至對深海生物進行實時醫(yī)學檢查都成為可能，而且?guī)缀醪粫a(chǎn)生任何物理影響。
“通過將軟機器人整合到我們進行深海研究的方式中，我們正在重塑海洋生物學家對未來的希望。”格魯伯說，“我們的哲學是，在研究和接近這些新領域時，我們應該盡可能地溫和和謹慎。”
