(opent in nieuw tabblad)
Het levenloze lichaam van een dode spin nemen en het reanimeren als een robot is een idee dat voor de meeste mensen nachtmerries zou zijn. Maar wetenschappers zijn niet de meeste mensen. Onlangs heeft een team van onderzoekers de lijken van wolfspinnen in arcade-achtige klauwmachines die een verscheidenheid aan objecten kunnen oppakken en verplaatsen, waaronder andere dode wolfspinnen.
Het idee voor de gemechaniseerde spinachtige grijpers, of ‘necrobots’, ontstond voor het eerst toen onderzoekers een dode spin zagen opgerold in een bal in een hoek van hun technische laboratorium. Nadat ze hadden opgezocht waarom de poten van dode spinnen altijd strak naar hun buik lijken te worden getrokken, ontdekten de wetenschappers dat spingewrichten werden gecontroleerd door een hydraulisch druksysteem dat faalt wanneer de spinachtigen sterven. Het team realiseerde zich toen dat ze dit hydraulische systeem konden reverse-engineeren om het lijk van de spin te kapen en het een tweede leven als machine te geven.
Door lucht in de kadavers van wolvenspinnen te blazen, ontdekte het team dat alle acht poten tegelijkertijd konden worden gestrekt en weer opgerold om een grijpende beweging te creëren die vervolgens kon worden gebruikt om objecten op te tillen. Wolfspinnen – een groep die bijna 2.400 soorten in de Lycosidae-familie omvat – kunnen objecten dragen die veel groter zijn dan zijzelf en hebben kleine haartjes op hun benen die hen extra grip geven. Dit betekent dat de necrobots een breed scala aan objecten kunnen oppikken, waaronder delicate elektrisch componenten, onregelmatig gevormde mazen en, ja, dode wolfspinnen, legden de onderzoekers uit in een nieuwe studie.
De onderzoekers geloven dat hun werk de creatie van andere necrobots zou kunnen inspireren uit de lijken of individuele lichaamsdelen van andere dode dieren. “Het is iets dat nog niet eerder is gebruikt, maar het heeft veel potentieel”, zegt senior studie auteur Daniel Preston, een assistent-professor werktuigbouwkunde aan de Rice University in Houston, zei in een verklaring (opent in nieuw tabblad).
Verwant: Miljoenen vliegende spinnen ter grootte van een handpalm zouden de oostkust kunnen binnenvallen, zeggen wetenschappers
Bij mensen en andere gewervelde dieren (dieren met ruggengraat) worden de meeste gewrichten aangestuurd door antagonistische spierparen, dit zijn tegengestelde spieren die een gewricht in verschillende richtingen trekken. Een voorbeeld van een antagonistisch spierpaar bij mensen zijn de biceps en triceps: wanneer de biceps samentrekt en de triceps ontspant, buigt onze arm naar de elleboog; wanneer de triceps samentrekt en de biceps ontspant, strekt onze arm zich weer uit.
Spinnen hebben echter maar één buigspier in hun gewrichten waarmee ze hun benen kunnen buigen. Om hun benen weer te strekken, gebruiken spinnen een hydraulisch druksysteem, waarbij bloed uit een kamer nabij de thorax, bekend als de prosoma, in de benen wordt geperst. Het bloed werkt als de antagonist van de enkele buigspier en duwt het gewricht terug open. Maar wanneer de spin sterft, is er niets om tegen deze spier te duwen en sluiten de gewrichten.
(opent in nieuw tabblad)
“Als ze sterven, verliezen ze het vermogen om hun lichaam actief onder druk te zetten”, zei hoofdonderzoeksauteur Faye Yap, een promovendus in werktuigbouwkunde aan de Rice University, in de verklaring. “Daarom krullen ze zich op.”
Om de wolfspinnen in necrobots te transformeren, hebben de onderzoekers het hydraulische systeem van de spinachtige nagemaakt, waarbij lucht voor bloed werd vervangen. Het team stak een naald in de prosoma van een uitgedroogd spinlijk en plakte het op zijn plaats. Toen ze lucht door de naald in de kamer bliezen, activeerde de luchtstroom het hydraulische systeem, net zoals het stromende bloed van een spin, waardoor de benen gedwongen werden om te strekken. Toen de lucht door de naald weer naar buiten werd gezogen, keerden de benen terug naar hun natuurlijke opgerolde positie.
Normaal gesproken regelen spinnen elk afzonderlijk been via kleppen die de bloedstroom naar elk ledemaat regelen. De onderzoekers maakten zich zorgen over hoe dit de mobiliteit van hun gereanimeerde spinnen zou beïnvloeden, omdat er geen gemakkelijke manier was om de beenkleppen van de lijken te openen. Maar het bleek dat in dode spinnen de kleppen permanent in de “open” positie vastzaten, zei Preston. Hierdoor konden de onderzoekers alle benen van een necrobot tegelijkertijd besturen, waardoor ze perfect waren voor het grijpen van objecten, voegde hij eraan toe.
(opent in nieuw tabblad)
De dode wolfspinnen waren zo goed geschikt voor hun nieuwe taak dat de onderzoekers bij hun eerste poging een werkende necrobot konden maken. “We namen de spin; we plaatsten de naald erin zonder te weten wat er ging gebeuren,” zei Yap. “En toen we dat deden, werkte het de eerste keer meteen.” Het is uiterst zeldzaam dat ingenieurs zo snel slagen bij het uitvoeren van dit soort trial-and-error-experimenten, voegde ze eraan toe.
Verdere experimenten met de necrobots toonden aan dat ze betrouwbaar objecten konden optillen die meer dan 130% van hun eigen lichaamsgewicht wogen, en af en toe zelfs nog meer. Echter, na ongeveer 1000 cycli van het openen en sluiten van hun benen, werden de necrobots minder efficiënt en vertoonden ze tekenen van schade.
“We denken dat dit verband houdt met problemen met uitdroging van de gewrichten,” zei Preston. De onderzoekers denken echter dat ze dit probleem uiteindelijk kunnen oplossen door de poten te coaten met speciale polymeren, wat de levensduur van de necrobots zou verlengen, voegde hij eraan toe.
De necrobots hebben een breed scala aan potentiële toepassingen, aldus de verklaring. Het team heeft al aangetoond dat de spingrijpers kunnen worden gebruikt om kwetsbare componenten in elektrische circuits te verplaatsen zonder ze te beschadigen, wat erop wijst dat ze nuttig zijn voor het assisteren bij de assemblage van micro-elektronica en andere kleinschalige bouwprojecten. En als de wetenschappers hun werk met andere soorten kunnen repliceren, zou dat het scala aan projecten dat zou kunnen profiteren van de delicate aanraking van een necrobot verder uitbreiden, rapporteerde het team in het onderzoek.
(opent in nieuw tabblad)
Ecologen zouden ook necrobots kunnen gebruiken om levende insecten te verzamelen om uit het wild te bestuderen zonder ze te beschadigen, zei Yap. De gereanimeerde spinnen zijn waarschijnlijk zeer effectieve hulpmiddelen voor het vangen van insecten, omdat hun poten speciaal zijn geëvolueerd om kleine geleedpotigen te vangen, en hun natuurlijke camouflage zou kunnen helpen ze verborgen te houden in het veld, voegde ze eraan toe.
Het gebruik van necrobots in plaats van mechanische constructies van metaal en plastic kan ook helpen om het afval dat tijdens de productie van gereedschappen wordt geproduceerd, te verminderen. “De spinnen zelf zijn biologisch afbreekbaar,” zei Preston. “We introduceren dus geen grote afvalstroom, wat een probleem kan zijn met meer traditionele componenten.”
Wolfspinnen zijn extreem algemeen, wijdverbreid en gemakkelijk te verzamelen, dus er zou een goedkope en overvloedige voorraad spinlijken zijn die ingenieurs in necrobots kunnen veranderen – zolang die ingenieurs dat niet zijn arachnofobiedat is.
De studie werd op 25 juli online gepubliceerd in het tijdschrift Geavanceerde wetenschap (opent in nieuw tabblad).
Oorspronkelijk gepubliceerd op WordsSideKick.com.
#Dode #spinnen #gereanimeerd #als #griezelige #necrobots