Żywa energia

Inżynierom z Columbia University w USA udało się stworzyć pierwszy układ elektroniczny zasilany w biologiczny sposób. Biologiczny, czyli taki, w jaki zasilane są żywe komórki organizmu. Co z tego może wyniknąć?

Reklama

Mówiąc: energia, zwykle mamy na myśli prąd elektryczny. Wszystko, co nas otacza, jest zasilane elektrycznie. Elektrony są najlepszym ze znanych sposobów na „przenoszenie” energii na duże odległości. W końcu czasami elektrownię i odbiorcę prądu dzielą setki kilometrów (co jest bez sensu, bo powoduje spore straty). Przy okazji warto wspomnieć, że elektrownie nie produkują prądu, a jedynie zamieniają jedną formę magazynowania energii w inną. Elektrownie węglowe, gazowe czy opalane ropą naftową zamieniają energię wiązań chemicznych węglowodorów na energię elektronów, elektrownie wiatrowe czy wodne robią to samo, ale tutaj źródłem energii jest ruch cząsteczek powietrza albo wody. W skrócie energia nie bierze się znikąd i nigdy nie znika, zmienia tylko swoją formę.

Jak węgiel w komórce
Czy żywe komórki mogłyby być zasilane prądem elektrycznym? Nie! Prąd, a konkretnie impulsy elektryczne pełnią bardzo ważną rolę w życiu organizmów żywych, ale elektrony służą tutaj nie jako „nośnik” energii, tylko jako „nośnik” informacji. Mięśnie kurczą się pod wpływem impulsów elektrycznych przekazywanych przez komórki nerwowe, a i w samych komórkach nerwowych przekaz informacji odbywa się w dużej mierze dzięki impulsom. Tyle tylko, że komórki nerwowe przypominają przewody elektryczne. Inne komórki nie bardzo. Jak dostarczyć energię do konkretnego miejsca w żywej komórce w sytuacji, gdy całe jej wnętrze wypełnione jest substancją przewodzącą prąd?

Choć we wnętrzu komórki nie ma przewodów elektrycznych, natura znalazła rozwiązanie. W wyniku dość skomplikowanych reakcji biochemicznych w jej wnętrzu powstają cząsteczki ATP (adenozynotrójfosforan). To związek chemiczny, który magazynuje dość sporą ilość energii i potrafi ją uwolnić pod wpływem reakcji biochemicznych. Cząsteczka ATP, tak jak grudka węgla czy litr ropy naftowej, magazynuje w sobie energię chemiczną, aby w określonych okolicznościach ją oddać. Z energii zmagazynowanej np. w węglu korzystamy na wiele różnych sposobów („produkując” prąd, ogrzewając wodę…). Do czego służy energia zmagazynowana w ATP? Komórka potrzebuje jej np. do poruszania się i do podziałów. Energię z ATP wykorzystują różnego typu enzymy. Dzięki niej mogą powstawać białka.

Znikające granice
Gołym okiem widać, że systemy biologiczne i mechaniczne, choć działają na podobnych zasadach, mają u podstaw inny sposób zasilania. To powoduje, że np. wszczepiając pacjentowi sztuczny rozrusznik czy jakikolwiek implant do mózgu, trzeba zabezpieczyć jego zasilanie.

To generuje szereg komplikacji. Baterie trzeba wymieniać albo ładować. Ponadto urządzenie z dodatkowym źródłem zasilania jest większe i bardziej zawodne. I tak jak udaje się przekazywać informacje pomiędzy urządzeniami elektronicznymi i systemami biologicznymi (w obydwu przypadkach istotne są impulsy elektryczne), tak dotychczas zasilanie np. elektroniki przez cząsteczki ATP było niemożliwe. Okazuje się jednak, że być może w najbliższej przyszłości i ta bariera zniknie. Naukowcom z USA – jako pierwszym na świecie – udało się wybudować obwód elektroniczny (podobny do setek tysięcy obwodów, jakie znajdują się np. w telefonach komórkowych) zasilany cząsteczkami ATP. Niewielu chyba zdaje sobie sprawę z wagi tego odkrycia. Elektronika i biologia nie tylko się ze sobą „dogadują”, rozumiejąc przekazywane impulsy (to jest niezwykle ważne np. w przypadku protez kończyn), ale mogą współistnieć. Chciałoby się napisać, że współistnienie jest naturalne, bo nie wymaga dodatkowych systemów zasilania, ale słowo „naturalne” w kontekście urządzeń elektronicznych jakoś nie pasuje.

Jakie mogą być skutki opisanego odkrycia? Dzisiaj dość trudno je sobie wyobrazić. Jeżeli nauczymy się zasilać duże urządzenia w biologiczny sposób, z czasem wspomniane rozruszniki czy stymulatory nie będą wymagały dodatkowego źródła energii. Udoskonalenie tej technologii pozwoli w przyszłości na większą skalę wszczepiać do ludzkiego organizmu urządzenia elektroniczne. Pełna zgoda, to może, a nawet powinno budzić kontrowersje, ale… pamiętajmy o ludziach, którzy dzięki temu odkryciu będą żyli albo których życie będzie łatwiejsze i bezpieczniejsze. A swoją drogą to bardzo ciekawe, że coraz częściej znikają granice pomiędzy tym, co biologiczne, i tym, co elektroniczne.

«« | « | 1 | » | »»

aktualna ocena |   |
głosujących |   |
Ocena | bardzo słabe | słabe | średnie | dobre | super |

Zobacz

Dodaj komentarz
Gość
    Nick (wymagany lub )

    Autopromocja

    Reklama

    Reklama

    Reklama