Na prvi pogled, kapljica ulja u vodi deluje kao jednostavan i predvidljiv objekat. Površinski napon je obično tera da zauzme zaobljen oblik, a bez spoljnog uticaja ne očekujemo da izvodi složene pokrete. Međutim, istraživači sa Univerziteta u Njujorku uspeli su da naprave mikroskopske kapljice koje se savijaju, izdužuju i obuhvataju materijal iz okoline na način koji podseća na ponašanje živih ćelija.
Rezultati su privukli pažnju zato što pokazuju da za neke pokrete koje povezujemo sa životom nije uvek potrebna složena ćelijska mašinerija. Dovoljna kombinacija hemijskih reakcija, protoka tečnosti i promena na površini može neživoj kapljici dati neočekivano dinamično ponašanje.
Phys.org je 1. avgusta objavio da su istraživači uspeli precizno da kontrolišu preoblikovanje kapljica i čak izazovu proces u kojem one obuhvataju svoju okolinu. Taj pokret podseća na fagocitozu, postupak kojim pojedine ćelije imunskog sistema okružuju i unose mikroorganizme ili čestice.
Ključ se nalazi u neravnomernom površinskom naponu. Kada je površinski napon isti sa svih strana, kapljica ostaje približno okrugla. Ukoliko hemijska reakcija promeni osobine samo jednog dela površine, tečnost počinje da struji. Taj tok može da izvuče jedan deo kapljice napred, napravi udubljenje ili izazove potpuno obuhvatanje drugog objekta.
Slični efekti poznati su kod takozvanih aktivnih materijala, sistema čije male komponente troše energiju i spontano se kreću. Za razliku od običnog materijala koji miruje dok ga nešto ne pomeri, aktivni sistem neprestano pretvara energiju iz okoline u kretanje. Jata ptica i kolonije bakterija prirodni su primeri organizovanog aktivnog ponašanja, dok naučnici pokušavaju da naprave njihove jednostavnije veštačke verzije.
Kapljice iz eksperimenta nisu žive. Nemaju DNK, metabolizam niti sposobnost razmnožavanja. Ipak, njihov način promene oblika može pomoći u razumevanju fizičkih pravila koja koriste žive ćelije. Ćelijska membrana takođe menja zakrivljenost, stvara ispupčenja i zatvara materijal unutar sebe, ali to čini uz pomoć proteina i složenih biohemijskih mreža.
Jedna od mogućih primena jeste razvoj mikroskopskih sistema za prenošenje materijala. Kapljica bi mogla da preuzme određenu česticu ili supstancu, prenese je kroz tečnost i oslobodi na željenom mestu. Takva tehnologija još je u ranoj fazi, ali bi jednog dana mogla biti korisna u hemijskoj proizvodnji, medicini ili laboratorijskim uređajima.
Istraživanje može doprineti i nastanku novih „mekih robota“. Za razliku od klasičnih mašina sa zglobovima i motorima, meki mikroskopski sistemi menjali bi oblik pomoću hemije i protoka. Mogli bi da prolaze kroz veoma uske prostore, okružuju objekte i prilagođavaju se okruženju bez čvrste konstrukcije.
Najveći izazov biće precizna kontrola. U laboratoriji se uslovi pažljivo podešavaju, dok su realna okruženja nepredvidiva. Temperatura, koncentracija materija i prisustvo drugih čestica mogu promeniti ponašanje kapljice. Da bi postala praktičan alat, ona mora pouzdano da reaguje samo na željeni signal.
Eksperiment istovremeno otvara zanimljivo pitanje o granici između živog i neživog. Pojedinačna osobina, poput kretanja ili gutanja materijala, nije dovoljna da nešto proglasimo životom. Ipak, kada jednostavna kapljica počne da izvodi pokrete koje smo navikli da gledamo pod mikroskopom u ćelijama, postaje jasnije da je priroda mnoge složene funkcije izgradila koristeći osnovne zakone fizike.
S.B.
