Čtvrtek 2. dubna 2020svátek má Erika 11 °C jasno Předplatné LN
Lidovky.cz > Relax > Věda

Ještě nabitější úhoř

Živá inspirace. Buňky úhoře zvané elektrocyty napomohly vědcům ke konstrukci speciálních elektrických článků.  | na serveru Lidovky.cz | aktuální zprávy Živá inspirace. Buňky úhoře zvané elektrocyty napomohly vědcům ke konstrukci speciálních elektrických článků. | foto: wikipedia

Konstruktéři nebo materiáloví inženýři se rádi inspirují přírodou. Americký technik David LaVan z National Institute of Standards and Technology a jeho kolega Jian Xu z Yale University opisovali od elektrického úhoře. Ve stati otištěné vědeckým časopisem Nature Nanotechnology popsali elektrické články, které svou rybí předlohu dokonce předčí.

Elektrický úhoř žije ve vodách jihoamerických řek a bažin. Dorůstá délky až dvou a půl metru a plné čtyři pětiny z délky jeho těla zabírají tři párové elektrické orgány. Tvoří je zvláštní buňky elektrocyty, jež se vyvinuly ze svaloviny. Ryba s jejich pomocí vytváří elektrické pole. To jí dovoluje vyhledat v kalné vodě kořist a omráčit ji. Elektrické pole slouží úhořům také k lokalizaci příslušníků vlastního druhu a ke vzájemné komunikaci.

Tisíce elektrocytů má úhoř uspořádány za sebou, čímž dosahuje vysokého napětí. Pro posílení elektrického proudu má elektrolyty spřaženy do paralelního propojení. Díky tomu je ryba s to generovat elektrické napětí přes 600 voltů a proud kolem jednoho ampéru. Elektrický výboj úhoře může ve vodivém vodním prostředí citelně zasáhnout i dospělého člověka a způsobit mu vážné zdravotní komplikace.

Elektrocyt jako základní funkční jednotka úhořího elektrického orgánu funguje díky zvláštním pórům, které propouštějí vybrané ionty. Sodíkové ionty putují z buněk ven a draslíkové ionty se hrnou z vnějšího prostředí do nitra buňky. Tím vzniká na membráně buněk elektrické napětí. Jak napětí narůstá, otevírají se další a další iontové kanály a výměna iontů mezi buňkami a jejich okolím nabývá na intenzitě. Výsledkem je elektrický impulz, který se přežene celým orgánem. Poté se iontové kanály uzavřou. Během následující odpočinkové fáze se elektrocyty navracejí do původního stavu.

David LaVan a Jian Xu studovali v těle úhoře různé typy buněk schopných generovat elektrické impulzy. Neurony, které přenášejí elektrickým výbojem informaci, reagují rychle, ale jejich výboj je slaboučký. Elektrocyty pracují mnohem pomaleji než neurony, ale jejich výboj je o to silnější. Vše záleží na typu iontových kanálů a jejich upořádání.

LaVan a Xu propočítali chování buněk vybavených různými kombinacemi iontových kanálů v různém uspořádání. Zjistili, že příroda nechala elektrickému úhoři značné rezervy. Některé varianty elektrocytů by mohly dávat o 40 procent více energie nebo o třetinu vyšší napětí.

Ještě lepší kopie
Vědci už v laboratoři vyrobili umělou napodobeninu elektrocytů. Tvoří je dvě umělé membrány oddělené elektrickým izolantem a vybavené iontovými kanály. Tyto „umělé elektrocyty“ napájené energetickými molekulami z živých buněk jsou zatím nevýkonné. Pokud by se vědci při výrobě umělých elektrocytů řídili výpočty LaVana a Xua, získali by podstatně výkonnější zdroje elektrické energie.

Krychlička o hraně čtyř milimetrů by dávala stálý výkon kolem 300 mikrowattů a to by stačilo k zajištění chodu malého elektronického zařízení. Lékaři by mohli podobné články používat například k pohonu kardiostimulátorů a dalších přístrojů zabudovaných do těla pacienta.
Premium

Luxusní auta a vily. Pohádkový život utnula mladíkům až policie

ilustrační snímek | na serveru Lidovky.cz | aktuální zprávy

Jakubovi O. bylo dvacet let, když založil firmu J.O. Investment a začal podnikat. Po třech letech jezdil v kabrioletu...

Premium

Lhaní se dá naučit. Emoce se však obelhat nedají, radí kriminální psycholog

ilustrační snímek | na serveru Lidovky.cz | aktuální zprávy

Naproti vám sedí podezřelý. Říká pravdu, nebo lže? Kriminální psycholog Ondrej Kubík ví, jak u výslechu přečíst mysl...

Premium

Dojemná záchrana? Nikoliv. MF DNES odhalila síť černého byznysu se psy

ilustrační snímek | na serveru Lidovky.cz | aktuální zprávy

Líbivá záchrana psů z nevhodných podmínek je skvělý byznys. Na jeho financování se podílí česká i německá veřejnost....