海星的胚胎能长成像活水晶一样的“软机器人”

海星的胚胎能长成像活水晶一样的“软机器人”,这件事是麻省理工学院实验室里的研究者们做到的。Nikta Fakhri 和她的团队在《自然》杂志上发表了文章,详细记录了这个过程。每个海星胚胎就像一个微型发动机,它们的纤毛向同一个方向旋转。Patria miniata 海星就是用这种方式把自己变成旋转的活体。当这些胚胎聚集在水面上时,就形成了一层六边形的活水晶。Alexander Mietke 和他的同事解释说,这种结构之所以能持续存在并转动很长时间,是因为胚胎把水给“拉”向自己,同时还有水平反推力的帮助。 麻省理工学院的研究团队用箭头和颜色编码的波纹模型记录了每个胚胎的运动方向。Nikta Fakhri 提到,我们平时熟悉的由无生命物质组成的晶体很多,但把晶体的形成和活生生的物体联系在一起还是第一次见到。不过这种现象确实发生了,并且持续了三十个小时才解体。Tan 等人也参与了这个项目。 这就像碳原子聚集在一起形成石墨烯那样完美有序的晶体一样,不过这里是海星胚胎组成的六边形结构。这些涟漪不是普通的水波,而是与晶体尺寸相当的大幅振荡。Nikta 进一步说明,这种活性物质系统中的每个单独成分都自带能量,让整个群体持续偏离平衡态。Mietke 还提到,传统物理直觉认为粘性水会很快消耗振荡能量,但这次实验打破了这个观念。 研究者们还发现了一个现象:单个漂浮在水中的物体不可能通过环境持续供能,可这里面的活动组件通过集体变形获得了“自我驱动”的力学特性。这就像是把粘性水托举起了“固体”旋转一样奇怪。 值得一提的是,类似的集体行为在藻类中也曾被观察到。Fakhri 展望说,如果我们能造出一群柔软、旋转的机器人让它们自组织起来,它们就能在海洋中完成有用的任务。至于海星为什么形成六边形结构目前还是个谜,但研究活晶体的物理规律可能会为新材料、软机器人甚至是生物启发的技术打开新的窗口。