Текст книги "Революция растений"

Можно подумать, что такого рода исследования имеют чисто научное значение для ботаники, однако это не так. Постижение того, как работает память, действующая вне мозга, разгадка тайны растений помогают нам понять и то, как действует наша собственная память, какие механизмы лежат в основе различных отклонений или патологий, как память может храниться вне нервной системы. Кроме того, открытия в области биологических законов работы памяти имеют огромное значение для будущих технологических прорывов. Другими словами, открытия в этой сфере имеют значение для всех областей науки и несут в себе возможности, которые пока даже трудно вообразить.

Библиография

A.-P. De Candolle, J.B. Lamarck, Flore française ou descriptions succinctes de toutes les plantes qui croissent naturellement en France, Parigi 18053.

S. Lindquist et al., Luminidependens (LD) is an arabidopsis protein with prion behavior, «Proceedings of the National academy of sciences of the United States of America», 113 (21), 2016, стр. 6065–6070.

S. Mancuso et al., Experience teaches plants to learn faster and forget slower in environments where it matters, «Oecologia», 175 (1), 2014, стр. 63–72.

K.Y. Sanbonmatsu et al., COOLAIR antisense RNAs from evolutionarily conserved elaborate secondary structures, «Cell reports», 16 (12), 2016, стр. 3087–3096.

II
От растений к плантоидам

Загляни глубже в природу, и ты поймешь все гораздо лучше.

Альберт Эйнштейн

Корневая система может состоять из миллионов ростков. Изображение позволяет увидеть небольшой кусочек сложнейшей корневой системы кукурузы.

Являются ли технологии, вдохновленные биологией, чем-то новым?

Спустя годы после появления первых прогнозов, многочисленных исследований, поисков и корректировок долгожданная революция роботов, кажется, наконец принимает вызов, брошенный человечеством. Дешевые и надежные автоматы через несколько десятков лет смогут заменить людей во многих видах деятельности, которая раньше считалась исключительно человеческой прерогативой. Некоторые профессии уже сейчас могут выполняться роботами – они вполне способны убрать пыль в квартире, обрезать траву на газоне или собрать мусор на улице, и это не воспринимается больше как фантастика.

Несмотря на то что автоматы давно стали реальностью, и в некоторых областях без них уже нельзя обойтись, мир все еще убежден, что они по-прежнему где-то в будущем. Их выход на сцену все еще ожидается. Это во многом ошибочное мнение порождено представлениями о том, как должны работать эти новые машины.

На самом деле их распространение уже давно идет по экспоненте в таких сферах, как индустриальная автоматизация, медицина, подводные исследования и подобных – там без роботов уже не обойтись. При этом каждый день появляются новые роботы: саперы, мусорщики, подводники… Однако, если обсуждать эту тему с друзьями и знакомыми, выясняется, что никто, похоже, не отдает себе отчета в том, что, по сравнению с ситуацией 30-летней давности, мы на самом деле окружены роботами со всех сторон. Почему так? Полагаю, из-за того, что массовые представления о роботах сформированы сотнями фильмов и книг, в которых те изображены в виде андроидов, чья конструкция имитирует поведение и облик человека.

Между прочим, само слово «робот» произошло от чешского «robota», означающего тяжелый физический труд (по-польски «robotnik» тоже значит не работник, а именно «фабричный рабочий»). Это слово было придумано чешским писателем Карелом Чапеком для его пьесы, написанной в 1920 году и называвшейся «R.U.R.» – «Россумские универсальные роботы». Новое слово быстро стало популярным и способствовало распространению новых идей. По сюжету пьесы, искусственные рабочие были на самом деле органическими гуманоидами, которых собирали на фабрике из искусственно выращенных человеческих органов, чтобы облегчить жизнь настоящих людей. В значительной мере поэтому в обществе распространилось убеждение, что робот, даже механический, должен обязательно иметь человекоподобный вид и быть нашей упрощенной копией. Спустя несколько лет, в 1927 году, на экраны вышел экспрессионистский фильм Фрица Ланга «Метрополис», окончательно сформировавший в общественном сознании образ человека-машины.

Однако за пределами фантастических произведений никто никогда не утверждал, что человеческий облик является самым подходящим для робота. Конечно, наше представление о том, что эти новые машины должны быть похожими на человека, несет в себе известную долю соблазна, поскольку предполагает, что целью новых технологий является облегчение и улучшение человеческой жизни. Человек ведь всегда пытался воспроизвести самого себя – или по крайней мере основы своего животного дизайна – при создании инструментов, помогающих упростить жизнь. Возьмем, к примеру, компьютер, неотъемлемый признак современности. Может показаться, что он не имеет с нами ничего общего. Однако процессор имеет сходство с мозгом и управляет программным обеспечением, периферическими устройствами, жесткими дисками, видео– и аудиокартами, представляющими собой как бы технологические воплощения наших органов. Все, что конструирует человек, имеет в более или менее явном виде ту же архитектуру, что и наше тело: «мыслящий мозг», управляющий «исполнительными органами». Даже наше общество, как можно убедиться, имеет аналогичную структуру.

К счастью, в последние годы для создания новых материалов и механизмов начал использоваться биоинженерный подход, стремящийся подражать природе в процессе решения технических проблем. Хотя ничто не ново под луной: еще Леонардо (1452–1519) предлагал эти идеи во многих своих трудах. Например, он создал «робота-рыцаря», придуманного им около 1495 года и ставшего проектом первого в истории действующего робота-гуманоида. Согласно записям в Атлантическом кодексе и другим рукописям, рыцарь мог переступать ногами, двигать руками и головой, открывать рот и даже издавать звуки. Изобретение было придумано для одного из великолепных праздников Миланского дома Сфорца и явно вдохновлено изучением природы, поскольку Леонардо использовал данные анатомических исследований, вылившихся в Витрувианского человека – знаменитый рисунок тосканского гения пером и тушью.

Эскиз декораций к спектаклю по фантастической пьесе Карела Чапека «R.U.R.», поставленной в Праге в 1921 году.

Офис Домина, творца роботов и главного героя театральной постановки; эскиз Властислава Гофмана.

Биоинженерия принесла с собой новые веяния и в современное роботостроение. Однако человек перестал быть единственной моделью для подражания: весь животный мир стал источником идей и современных решений. Не так давно появились роботы, которых можно назвать анималоидами и инсектоидами[1]1
  От лат. animal – животное, и insectum – насекомое. – Прим. ред.


[Закрыть], хорошие результаты были получены при создании роботов, имеющих свойства саламандры, мула, даже осьминога. Естественно, если вы хотите создать робота, который бы мог под водой брать и передвигать предметы, самое надежное – попробовать создать механизм с гибкими как у осьминога щупальцами. Если же вам необходим робот-амфибия, способный работать то в водной среде, то на воздухе – кто лучше саламандры справится с такой задачей? Но пока все-таки биоинженерия ограничивается миром животных. А как же растения? До сих пор считалось, что они не могут дать ничего значительного современным технологиям.

Однако я с этим не согласен. Верю, что растительное царство может дать нам много полезного. Растения потребляют энергию крайне умеренно, способны выполнять ограниченные движения, состоят из отдельных «модулей», весьма прочны, обладают распределенным интеллектом (в противоположность централизованному интеллекту животных) и объединяются в колонии. Если вам требуется нечто прочное, энергетически устойчивое и легко адаптирующееся к постоянным изменениям во внешней среде, то на нашей планете не найти ничего лучше растения.

Почему растения

Возможно, вы уже недоумеваете: «Что, серьезно? Робот-растение? Для чего же он может понадобиться?» Давайте посмотрим вместе. Растения – это многоклеточные эукариотические организмы[2]2
  Эукариоты – домен (надцарство) живых организмов, клетки которых содержат ядро. Эукариотами являются все животные, растения, грибы и простейшие. – Прим. ред.


[Закрыть], обладающие способностью к фотосинтезу, обладающие, за редким исключением, надземной частью и корневой системой. Для того чтобы компенсировать отсутствие четко выраженного пола и адаптироваться к постоянно меняющейся среде, и не имея возможности перемещаться, растения выработали способность двигаться вверх через рост и потрясающую пластичность.

Реакция на окружающую среду проявляется в виде переориентации клеток, известной под названием тропизм[3]3
  От греч. τροπος – рост, направление. – Прим. ред.


[Закрыть]. Она характеризуется направленным ростом отдельных частей (органов) растения, особенно корневой системы, в ответ на внешние стимулы, самым важным из которых является свет (фототропизм), сила тяготения (гравитропизм), прикосновение (тигмотропизм), уровень влажности (гидротропизм), содержание кислорода (окситропизм) и электрическое поле (электротропизм). Благодаря опытам, проведенным недавно в моей лаборатории, к этому списку добавился еще фонотропизм – рост, стимулируемый звуком. Сочетание всех этих способностей позволяет растению выживать во враждебной среде и заселять почвы, развивая корневую систему, обеспечивающую стабильное существование. Порой эта система значительно превышает по массе и длине надземную часть, и достигает просто невообразимых размеров.

Чтобы увеличить поглощающую способность корней, природа прибегает к удивительному трюку, похожему на тот, что описан в поэтичной античной легенде о царице Дидоне, мифической основательнице Карфагена. В ней рассказывается об африканском правителе Иарбанте, который пообещал продать царице, бежавшей со своим народом из Тира, столько земли, сколько покроет воловья шкура. Иарбант хотел обмануть царицу, но она умудрилась решить задачу оригинальным способом в свою пользу. Разрезав шкуру на тонкие полоски и связав их между собой, Дидона обвила получившейся веревкой гору, на которой и был основан город. Аналогичным образом один стебель пшеницы может под землей протянуть корни на двадцать километров по горизонтали (такова общая длина всех корневых ответвлений). Если же мы решим измерить объем этих корневищ, то сможем поместить их в кубик со стороной в полтора сантиметра.

Другая фундаментальная характеристика корней – способность находить пути для роста в самых прочных материалах. Несмотря на то что они кажутся довольно тонкими и нежными, корни растений могут выдерживать огромное давление и способны раскалывать самые твердые скалы благодаря клеточному делению и экспансии. Корни растений могут прорастать сквозь поры и трещины в почве, размером чуть больше самих корней. Вода, находящаяся внутри клеток, создает давление, которое дает силу, необходимую для роста и проникновения. Осмотический потенциал в корнях создает градиент потенциалов, поддерживающий циркуляцию жидкости внутри клетки. Клетки раздуваются, и их мембраны подталкивают твердую преграду. Давление, возникающее таким образом, варьируется в пределах, в зависимости от вида растения, от одного до трех мегапаскалей, и объясняет, каким образом растения умудряются разрушить такие прочные материалы, как асфальт, цемент или даже гранит.

Индивидуальность растений

У растений есть еще одно, мало известное свойство, которое, по идее, могло бы вдохновить создателей робототехники – они представляют собой многократно повторяющуюся модульную конструкцию. Тело дерева состоит из реплик одного и того же модуля, и вместе они составляют единое целое и обеспечивают общую физиологию. Именно эта особенность строения отличает растительный мир от животного. Поэтому понятие «особь», применяемое для обозначения представителей животного мира, звучит абсурдно в мире растений. Попробуем понять, почему это так. Наиболее распространены два различных определения понятия «особь»:

1. Этимологическое. Особь – это биологическая сущность, которая не может быть разделена на две части без последствий – хотя бы одна из получившихся частей обязательно умрет.

2. Генетическое. Особь – это биологическая сущность, обладающая геномом, остающимся неизменным во времени и пространстве. В пространстве – поскольку геном неизменен в любой клетке организма, во времени – поскольку он сохраняется в клетках неизменным всю жизнь.

Однако эти определения утрачивают смысл, если попробовать применить их к растению.

Попробуем начать с этимологии: растение, разделяясь надвое, размножается. В конце XIX века французский натуралист Жан-Анри Фабр (1823–1915) написал, что «животных, в большинстве случаев, поделить на части невозможно – это ведет к уничтожению; растения, наоборот, при делении на части размножаются». Этот вывод понятен не только исследователям, но и обычным садоводам-любителям: многие используют методы размножения растений черенками или посредством прививок, и вполне успешно.

Однако и генетическое постоянство кажется не столь уж бесспорным в царстве растений. Животное, вне зависимости от размеров, живет с геномом, одинаковым во всех клетках тела, и сохраняет его неизменным всю жизнь. На растения данное правило, похоже, не распространяется – с этим сталкиваются исследователи, занимающиеся мутациями плодовых деревьев. История плодового садоводства рассказывает о случаях обнаружения на одном и том же дереве ветвей-мутантов, с плодами, отличающимися от остальных плодов. Тому масса примеров, потому что таким путем появились многие сорта фруктов. Нектарин – скорее всего, результат мутации персика, а виноград сорта «пино гриджио» – мутация сорта «пино неро».

Удивительным примером сосуществования двух разных геномов в одном растении могут служить так называемые «химеры», то есть растения, которые подобно персонажу греческой мифологии, состоят из разных видов, сосуществующих в результате прививки одного растения к другому. Таким образом получаются разные фруктовые «диковины». Например, апельсины витой формы, или гибрид мандарина с грейпфрутом – яркие примеры особенностей растительной жизни. Среди химер следует особо отметить биццарию, Сitrus aurantium bizzarria, довольно редкое растение, приносящее плоды, похожие на горький апельсин с хвойным привкусом. Это растение длительное время входило в аптечный набор первой помощи. Оно было впервые описано в 1674 году директором ботанического сада Пизы Пьетро Нати (1624–1715) и долгое время считалось утраченным. Оно было обнаружено вновь в 60-е годы прошлого века. Это один из самых удивительных феноменов в мире растений: все деревья одинакового возраста имеют одни и те же генетические изменения.

Таким образом, выделить «особь» в мире растений очень и очень трудно. Уже в конце XVIII века начала распространяться идея, что растения, в особенности деревья, вполне способны создавать колонии, состоящие из повторяющихся элементов. В 1790 году Иоганн Вольфганг фон Гете (1749–1832), который был не только прекрасным писателем и философом, но и блестящим ботаником, написал: «Боковые ветви, зарождающиеся в узлах растения, могут рассматриваться как отдельные растения, укорененные в материнском теле точно так же, как оно само укоренено в земле». А Эразм Дарвин (1731–1802), дедушка знаменитого английского натуралиста Чарлза Дарвина (1809–1882), подтвердил в 1800 году мысль, ранее высказанную Гете: «Каждая часть дерева суть отдельное растение; дерево же, таким образом, суть семья отдельных растений». В 1839 году его внук Чарлз добавил: «Удивительным кажется тот факт, что различные особи могут быть тесно соединены между собой, однако деревья подтверждают это своим примером: на самом деле все ростки могут рассматриваться, как отдельные растения. Полипы внутри коралла или ветки на дереве – пример того, что разделить их полностью невозможно».

Одна из многочисленных цитрусовых химер, знаменитая Биццария (Citrus aurantium bizzarria). Сегодня ею можно полюбоваться на вилле Медичи, в садах Боболи во Флоренции.

Наконец, в 1885 году немецкий ботаник Александр Браун (1805–1877) утверждал: «Жизнь растений, прежде всего деревьев, заставляет подумать, что речь не идет о неких отдельных особях, таких, как животное или человек, но, скорее, о сообществе особей, тесно и неразрывно соединенных между собой».

Можно заметить, что концепция «колонии растений» имеет уже довольно давнюю поддержку в научном мире; кроме того, среди биологов популярна теория, весьма перспективная для робототехники, предполагающая, что колониям растений свойственно жить дольше, чем отдельным живым элементам, их составляющим. Одинокий полип может прожить всего несколько месяцев, в то время как коралловая колония практически бессмертна. То же самое и с деревом: жизнь одной ветки, как архитектурной единицы, довольно коротка, в то время как колония, то есть само дерево, живет порой очень долго.

Каждое отдельное дерево можно сравнить с колонией, состоящей из отдельных повторяющихся модулей.

Следует добавить также, что концепция повторяющихся составных элементов верна не только для надземной части растения, но и для его корневой системы. Один-единственный корешок имеет собственный командный центр, определяющий направление роста, однако, как настоящий член колонии, он обязательно кооперируется с другими корнями для успешного разрешения возникающих в жизни растения сложностей.

Возникновение интеллекта, распределенного по телу, стало естественным шагом эволюции растений. Эта простая и функциональная система позволяет им быстро и эффективно отвечать на вызовы, поступающие извне, от постоянно меняющейся окружающей среды.

Плантоид: пример технологии, вдохновленной биологией растений

Как мы уже убедились, причины, по которым конструкторы берут растения в качестве образца при создании робототехники, многочисленны и весомы. Я убежден в этом, поэтому в 2003 году стал инициатором разработки идеи плантоида. Я был очарован возможностями, открывающимися перед конструктором, который сможет разгадать тайны растений и создать на их основе машину. Слово «плантоид» показалось мне наиболее адекватным для обозначения нового типа автоматов – по аналогии с «андроидом». Эти машины – дадим волю воображению – могли бы служить в самых разных исследованиях: от проникновения в глубины земли до освоения космического пространства.

Мои знания робототехники и по сей день остаются весьма ограниченными, поэтому в одиночестве я никогда не смог бы превратить свои идеи во что-то реальное. На самом деле, я боялся, что – как это часто случается в академической среде – еще одна идея останется всего лишь идеей, записками в блокноте, запертыми в ящике стола.

Однако мне повезло. Как раз в те дни, когда у меня в голове постоянно крутились мысли о плантоиде и способе его создания, – и всякий, кто имел несчастье остановиться и заговорить со мной, вынужден был выслушивать мои идеи (я давно заметил, что если меня что-то интересует, я становлюсь маньяком – все, кто меня знает, имели возможность убедиться в том, насколько я опасен), – я встретил человека, способного воплотить в жизнь то, что до того момента было лишь творческой фантазией, пусть и основательно подкрепленной теоретически. Барбара Маццолаи сегодня руководит Центром микроробототехники Итальянского технологического института (его штаб-квартира расположена в Пизе), однако в 2003 году, когда мы познакомились, она уже была превосходным исследователем. Во время учебы в университете она получила достаточно обширные знания в области биологии. Постепенно наши разговоры о растениях и автоматике стали привычкой, сколь естественной, столь и необходимой, и она тоже заразилась идеей плантоида. Чем активнее мы обсуждали идею его создания, тем больше мы убеждались в том, что она вполне реализуема. Да, перед нами стояли многочисленные технические проблемы, но все их можно было решить. Чем дальше, тем быстрее росла наша уверенность: плантоид увидит свет.

Создать робота с нуля, причем на основе абсолютно новой концепции, да так, чтобы он был готов работать по-настоящему, а не в качестве механической игрушки – задача не для слабонервных, она требует времени, труда и финансовых вложений.

Как и все исследователи-энтузиасты, мы были готовы вкладывать не только труд и время, но и собственные деньги, которые вряд ли могли бы спасти ситуацию (я не буду раскрывать здесь тайну зарплаты итальянских ученых, это просто стыдно). Однако найти спонсора, фонд или другую организацию, готовую инвестировать в проект, было не так-то просто. Поиски заняли довольно значительный период времени. Поначалу теоретические выкладки и солидные доказательства, которые нам с Барбарой казались ясными и невероятно убедительными, оставляли всех, к кому мы обращались, совершенно равнодушными (ну или совсем капельку заинтересованными). К сожалению, убедить тех, кто смотрит на растения, как на что-то примитивное и обыденное, годное для украшения садов и приготовления гарнира, в наличии у них невероятного потенциала – не так-то просто. Еще труднее оказалось убедить потенциальных инвесторов в том, что, имитируя растения, мы сможем создать роботов нового поколения. Для меня, очарованного идеей, это представлялось совершенно ясным, и я надеюсь, что вы, мои дорогие читатели, согласитесь с моим мнением! Однако потенциальные инвесторы и руководители разных фондов не находили в моих идеях ничего завораживающего и не видели конкретных перспектив. Казалось, что то, что они называли «осторожностью», а я – «нехваткой воображения», вот-вот приведет к проигрышу. Однако никогда не надо терять надежду, особенно если вы ищете средства на реализацию перспективного проекта. Если вы на самом деле верите в то, что предлагаете, рано или поздно кто-нибудь обязательно заразится вашим энтузиазмом.

Такими плантоидов изобразил художник. Поскольку эти роботы созданы в подражание растениям, они могут применяться для любых работ с почвами, разведки полезных ископаемых, очистки природных ресурсов от загрязнений.

Так и случилось с Ариадной, руководителем группы новых проектов Европейского космического агентства (ЕКА). Наши аргументы в пользу возможности создания космического робота, в основу которого была бы положена структура растения, ее убедили. В результате нам удалось получить финансирование на создание технико-экономического обоснования проекта. Финансирование было ограниченным и не позволило нам создать модель, но очень помогло сформулировать идею и предугадать вероятные проблемы, которые могли бы помешать удачной конструкции плантоида. Мы сделали для ЕКА замечательный финальный отчет (с которым можно ознакомиться в Сети) с обещающим названием: «Bio-inspiration from plants’roots» («Вдохновляясь растительной корневой системой»). В отчете в подробностях были изложены перспективы и детали создания плантоида и возможности его использования для освоения космических пространств (например исследования Марса). Наш основной посыл формулировался просто: поскольку растения являются первопроходцами в освоении нашей планеты, результаты исследования их способов выживания, воплощенные в плантоиде, могли бы подарить ученым машину, обладающую большим запасом сопротивления враждебной среде. А пока мы не знаем в космосе ничего более враждебного, чем атмосфера Марса.

Проект предусматривал выброс большого количества плантоидов в марсианскую атмосферу, где предполагалось их оставить. По своим размерам они не должны были превышать 10 см. Плантоиды рассеялись бы по Красной планете и запустили корни в марсианскую почву. Так им удалось бы исследовать подпочвенные слои, наружные же подобия листьев обеспечивали бы им практические неиссякаемый приток энергии, благодаря фотоэлементам. Наш проект обещал переворот в освоении Марса! Вместо того, чтобы отправлять на Марс огромные и дорогущие марсоходы, которые двигаются очень медленно и способны исследовать лишь небольшой кусочек поверхности планеты, можно было заслать туда тысячи плантоидов, которые бы исследовали не только почвы, но и атмосферу, распространились по значительной площади и, не двигаясь вовсе, могли бы связываться между собой и с командным пунктом на Земле. Плантоиды передавали бы данные о составе почв из разных уголков Марса, что позволило бы значительно быстрее и точнее построить карту планеты.

По завершении исследования для ЕКА проект снова подвис и несколько лет ожидал финансирования. Наконец, в 2011 году мы с Барбарой попробовали получить помощь от Европейского союза – мы приняли участие в конкурсе самых фантастических проектов, характеризующихся высокой вероятностью неудачи и в то же время высоким уровнем инновационности. Эта программа получила название FET (Future and emerging technologies) и стала самой престижной ареной конкуренции за финансирование среди авторов самых революционных идей в области новых технологий в Европе. Мы назвали нашу заявку «Плантоид». Проект «Innovative robotic artefacts inspired by plant roots for soil monitoring» («Инновационная роботизированная технология мониторинга почв на основе устройства корневой системы растений») получил умопомрачительную оценку – 15 баллов из 15! Абсолютное большинство голосов! Таким образом у нас появилось нормальное финансирование, которое позволило построить первый плантоид.

Первый прототип плантоида, сконструированный для европейского проекта FET (Технологии будущего), погружает корни в почву.

Последующие три года мы посвятили решению тысяч проблем, возникших в процессе проектирования и изготовления модулей, из которых состоит наш плантоид, и его окончательной сборке. Одним из главных камней преткновения для лаборатории Барбары стал процесс имитации роста корня – и он же принес наибольшие дивиденды. Это была на самом деле серьезная задача. Создание механизмов, способных к самовоспроизведению, является одной из ключевых проблем робототехники.

У растений процесс роста и движения корней обеспечивается двумя механизмами: делением клеток меристематических тканей[4]4
  Эмбриональные ткани растений, состоящие из интенсивно делящихся и сохраняющих на протяжении всей жизни физиологическую активность клеток. – Прим. ред.


[Закрыть] в зоне деления на конце корня и распуханием клеток в задней части корня, так и именуемой – зоной роста. Оба эти механизма мы попытались воспроизвести в конструкции наших искусственных корней с помощью резервуара для пластика, который использовался для постоянного наращивания автоматического корня. Кроме того, стремясь воспроизвести разнообразные способности природного корня, мы снабдили наш автоматический корень акселерометром для надежного определения направления приложения силы тяжести; датчиком влажности, чтобы воспроизвести способность растения чувствовать малейшие изменения гидрорежима; несколькими химическими сенсорами; осмотическими преобразователями (устройствами, преобразовывающими осмотическое давление в движение), которые обеспечивали сохранение направления и проникновение в почву. Робот-корень был снабжен микроконтроллером, который обрабатывал информацию, поступающую от различных сенсорных устройств и создавал подобие распределенного интеллекта, свойственного растительным корневым системам. Когда мы наконец сконструировали корни аппарата, пришлось заняться листьями. Эта задача была менее сложной, и ее удалось решить с помощью фотоэлементов, которые имитировали процесс фотосинтеза и снабжали наш аппарат энергией, необходимой для выполнения всех оперативных функций.

Плантоид, воспроизводя адаптивную стратегию растения, движется очень медленно, тщательно исследуя окружающую среду, активно реагируя на изменения и демонстрируя низкое энергопотребление. Корни плантоида растут, как настоящие, и постепенно погружаются в почву с помощью осмотических преобразователей нового вида; все плантоиды коммуницируют между собой, обмениваясь данными и создавая распределенный интеллект, типичный для мира растений.

Сегодня плантоиды стали реальностью – их можно использовать в самых различных ситуациях и обстоятельствах: в местах химического или радиационного заражения, в случаях террористических атак, для картирования минных полей, исследования космоса, геологической разведки или поисков нефтяных месторождений, в мелиорации или высокотехнологичном сельском хозяйстве. Барбара продолжает совершенствовать аппарат и создавать специализированные версии для различных вариантов применения.

Итак, мы стоим в самом начале очень интересного пути, при этом количество людей, поддерживающих идеи воплощения в робототехнике принципов устройства растительного мира, постоянно растет. И я надеюсь, даже, скорее, уверен в том, что пройдет совсем немного времени, и мы увидим целые группы мирных плантоидов, ухаживающих за садами и фермерскими хозяйствами.

Библиография

F. Baluška, S. Mancuso, D. Volkmann, Communication in plants. Neuronal aspects of plant life, Springer, Berlino 2006.

P.B. Barraclough, L.J. Clark, W.R. Whalley, How do roots penetrate strong soil? «Plant and soil», 255, 2003, стр. 93–104.

A. Braun, The vegetable individual, in its relation to species, «The American journal of science and arts», 19, 1855, стр. 297–318.

C. Darwin, Journal of researches into the geology and natural history of the various countries visited by H.M.S. Beagle, under the command of captain Fitzroy, R.N., from 1832 to 1836, Colburn, Londra 1839 (trad. it. Viaggio di un naturalista intorno al mondo, Giunti, Firenze 2002).

E. Darwin, Phytologia. Or the philosophy of agriculture and gardening, Johnson, Londra 1800.

J.H. Fabre, La plante. Leçons à mon fils sur la botanique, Librairie Charles Delagrave, Parigi 1876.

J.W. von Goethe, Versuch die Metamorphose der Pflanzen zu erklären, C.W. Ettinger, Gotha 1790 (trad. it. La metamorfosi delle piante, Guanda, Parma 2013).

E.L. Greacen, J.S. Oh, Physics of root growth, «Nature new biology», 235, 1972, стр. 24–25.

S. Mancuso et al., Plant neurobiology. An integrated view of plant signaling, «Trends in plant science», 11 (8), 2006, стр. 413–419.

S. Mancuso et al., The plant as a biomechatronic system, «Plant signaling & behavior», 5 (2), 2010, стр. 90–93.

S. Mancuso, B. Mazzolai, Il plantoide. Un possibile prezioso robot ispirato al mondo vegetale, «Atti dei Georgofili 2006», с VIII, vol. 3, том II, 2007, стр. 223–234.

D. Murawski, Genetic variation within tropical tree crowns, in Biologie d’une canopée de forêt équatoriale. III: rapport de la mission d’exploration scientifique de la canopée de Guyane, octobre-décembre 1996, a cura di F. Hallé et al., Pronatura International e Opération canopée, Parigi-Lione 1998.