Tiềm năng phát kiến mới từ muôn loài

Trong lĩnh vực khoa học, nguồn cảm hứng có thể đến từ bất kỳ nơi đâu, và tự nhiên đang mang đến những ý tưởng đầy hứa hẹn cho các phát kiến mới.

Năm 2021, thế giới tự nhiên đã nhận được sự quan tâm nhiệt tình của giới khoa học. Những khám phá trong tự nhiên thường khơi nguồn cảm hứng cho nhiều dự án nghiên cứu mới, từ lọc nước, bảng điện mặt trời, các vật liệu xây dựng đến nanobot (rô bốt siêu nhỏ).

Sau đây là những phát hiện trong năm 2021 hứa hẹn một ngày có thể dẫn đến những thành tựu mới:

Rô bốt linh hoạt và học nhanh như sóc

Khi chuyền qua các chỏm cây, loài sóc mạo hiểm thực hiện cú nhảy tầm xa, “đặt cược” rằng chúng có thể đáp lên cành cây chắc chắn. Cho dù điểm đến có thể là nhánh yếu, kỹ năng phục hồi thần sầu của loài sóc hầu như luôn giúp chúng bám lấy bến đỗ mỏng manh mà không bị rơi xuống đất. Theo các nhà nghiên cứu, năng lực trên ở loài sóc có lẽ đã được phát triển thông qua những sai lầm của các thế hệ sóc trong quá khứ.

Hai bài học trên được cho sẽ hữu dụng cho các kỹ sư trong quá trình thiết kế những dòng rô bốt thế hệ mới. Theo đội ngũ chuyên gia của Ðại học Nebraska (Mỹ), dòng rô bốt này có thể phân tích mục tiêu cho điểm đáp kế tiếp và nhanh chóng học hỏi sai lầm nếu đáp sai chỗ.

Bọ đi bộ ngược bên dưới mặt nước

Nhờ vào sức căng của bề mặt, các loài nhện, kiến, ốc sên và thằn lằn đều có thể đi trên mặt nước. Thế nhưng, một loài bọ cánh cứng thuộc họ niềng niễng lại gây ngạc nhiên vì động tác khó hơn gấp bội. Thay vì đi trên mặt nước, chúng đi bộ ngược ngay bên dưới. “Vào thời khắc nhận ra con bọ đang đi bộ ngược bên dưới mặt nước, tôi biết rằng mình đã phát hiện điều gì đó thật sự kỳ quái và thật hay ho”, theo nhà sinh học John Gould của Ðại học Newcastle (Úc).

Việc nghiên cứu hành vi của loài bọ đặc biệt trên có thể mang đến manh mối để thiết kế những dòng rô bốt phục vụ cho mục đích cứu hộ hoặc quân sự. Các nhà nghiên cứu cũng có thể nghĩ ra cách chế tạo chất kết dính thủy sinh hoặc thiết kế những cấu trúc bám dính bên dưới bề mặt nước, nhằm mục đích thu thập những thông tin như nhiệt độ hoặc các chuyển động trên bề mặt.

Loài tắc kè và ung thư da

Tại cuộc đấu giá năm 2015, ông Steve Sykes, người chuyên gây giống tắc kè ở bang California (Mỹ), đã mua một cặp tắc kè da báo với giá 10.000 USD. Khi bắt đầu gây giống con tắc kè đực, ông Sykes phát hiện nhiều hậu duệ của nó, chiếm gần 80%, mọc các khối u ung thư trên da. Khi nghiên cứu, đội ngũ chuyên gia của Ðại học California ở Los Angeles (Mỹ) đã phát hiện một gien tên SPINT1, liên quan đến ung thư da ở người, và cũng chịu trách nhiệm cho các khối u của giống thằn lằn hiếm này.

Việc tiếp tục nghiên cứu SPINT1 có thể giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn về cách thức một số dạng ung thư phát triển ở người, và có lẽ dẫn đến những liệu pháp điều trị tiềm năng.

Quan sát cánh bướm mọc vảy

Lần đầu tiên, các chuyên gia của Viện Công nghệ Massachusetts (MIT, Mỹ) đã có thể quan sát trực tiếp quá trình cánh bướm tuần tự mọc lên những tấm vảy đầu màu sắc. Theo ông Mathias Kolle, tác giả bản báo cáo của MIT, việc quan sát và hiểu được các quy trình mọc vảy trên cánh bướm sẽ mở đường cho các dòng vật liệu của tương lai. Dòng vật liệu mà nhóm ông nghĩ đến có thể hoạt động đa chức năng, vừa kiểm soát được nhiệt độ, vừa kháng nước.

“Chúng tôi cho rằng cách tiếp cận trên hoàn toàn có thể triển khai và dẫn đến các phát minh mới, vì vảy trên cánh bướm là ví dụ sinh học tuyệt vời cho giải pháp đa năng về vật liệu, bao gồm kiểm soát màu sắc trên bề mặt, điều tiết nhiệt độ, kháng nước và khả năng bay”, theo chuyên gia Kolle. Nhóm ông đang nghĩ đến một phiên bản vảy nhân tạo, phun trực tiếp bên trên các bề mặt tòa nhà, xe cộ hoặc quần áo.

Gấu nước bò như côn trùng

Gấu nước là một trong những sinh vật có năng lực siêu nhiên của địa cầu. Chúng thuộc ngành động vật Tardigrada (từ tiếng Latinh tardus gradus, nghĩa là đi chậm), có kích thước rất nhỏ, bề ngoài nhìn mập mạp và có 8 chân. Chúng có thể sống sót trong những điều kiện khắc nghiệt nhất, từ cái lạnh giá ở ngưỡng độ 0 tuyệt đối (trạng thái nhiệt động học mà mọi chuyển động nhiệt đều ngừng, trên lý thuyết là -273,15^oC), trong những mạch nước sôi sùng sục, môi trường chân không của không gian và dưới áp suất cao gấp 6 lần so với biển sâu. Trong khi những loài động vật nhỏ tương tự chỉ có thể di chuyển như giun, gấu nước có thể bò trên các cặp chân như côn trùng.

Trong quá trình nghiên cứu, các nhà khoa học quan sát gấu nước bò trên đủ loại bề mặt, từ thủy tinh đến gel. Gấu nước có chiều dài 0,5 mm, nhưng điều này không ngăn cản chúng di chuyển như các loài côn trùng có kích thước lớn gấp 500.000 lần. Bằng cách nào đó, sinh vật kỳ diệu của tự nhiên có thể phối hợp tốt 8 cặp chân trong quá trình chuyển động. Kết quả thu được từ cuộc nghiên cứu có thể truyền cảm hứng để giới chuyên gia phát minh những hình thức vận động mới cho nanobot - các cỗ máy siêu nhỏ.

Theo các nhà nghiên cứu, nanobot trong tương lai có thể được tiêm vào khu vực mô bị tổn hại để chữa lành hoặc bơm vào động mạch để “dọn dẹp” các mảng bám gây chứng xơ vữa.

LING LANG