Японские ученые продемонстрировали дистанционное управление червями

Микроскопические роботы могли бы стать весьма полезными для разведки, обследования местности, мониторинга окружающей среды, поиска пострадавших при катастрофах. Однако «упаковать» все необходимое, включая двигатели, батареи, сенсоры, антенны и микросхемы, в тело размером хотя бы с насекомое, непросто. Впрочем, существует альтернативный подход: можно использовать самих насекомых, превращая их в управляемых киборгов. Чаще всего для этого пробуют модифицировать тараканов. Но вот ученые из Городского университета Осаки обратились к червям. Их статья опубликована в журнале PNAS.

Команды Мицумасы Коянаги (Mitsumasa Koyanagi) и Акихисы Теракиты (Akihisa Terakita) использовали нематод C. elegans — одни из самых популярных и глубоко изученных модельных организмов. Из ДНК комаров ученые выделили гены светочувствительного белка, опсина MosOpn3, а затем внесли их в ДНК червей. При этом новый ген экспрессировался не во всех клетках, а лишь в ноцицепторных нейронах, которые сигнализируют организму о повреждении или другом опасном воздействии. В ответ даже на слабое излучение MosOpn3 активировал ноцицепторы, заставляя нематод активно двигаться, стараясь избежать негативного стимула.

Аналогичную работу проделали и с белком LamPP, ген которого выделили из ДНК миног и заставили работать в моторных нейронах. Этот опсин позволил управлять нематодами за счет света разной длины волны. В ответ на появление фотонов зеленой части спектра животные двигались, а при облучении ультрафиолетом — останавливались на месте. Эксперименты показали, что такое можно проделывать множество раз и белковая система не деградирует со временем.

«Оба опсина относятся к семейству рецепторов, сопряженных с G-белком, которые могут быть чувствительны к очень разным видам стимулов, включая запах, вкус, гормоны, нейротрансмиттеры», — отметил профессор Коянаги. По его словам, это позволит использовать такой же подход, если понадобится интегрировать в нематод другие белки, чтобы черви-киборги реагировали на другие виды раздражителей, помимо света.