[水母]夭寿！闲着无聊的（不是）工程师开始给水母加速了 |工程师|海月水母|游泳|

都知道火车提速，那你听说过水母提速吗？
最近，来自加州理工和斯坦福大学的工程师们对水母做了奇怪的事情：通过简单的“电子改装” ，它们让水母游泳速度大增，提高到了平时的三倍。这些改装水母还登上了《科学进展》期刊的封面[1] 。
给水母提速，这是要干什么？水母能乐意吗？

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提速后（上）VS提速前（下）， 3倍速回放 | caltech
如何为水母提速
这项研究选择了海月水母（Aurelia aurita）作为改造对象。简单说，研究者们的改造就像是给水母植入了 “起搏器” ，只不过它控制的不是心跳，而是水母游泳的频率。
水母通过环形肌肉的收缩来控制游泳。当收到来自神经起搏点的信号时，肌肉带动整个伞体内腔收缩，将伞体内的水喷出，为水母提供向前运动的推力。而外来的电流刺激同样可以激活这一动作。
研究者为水母植入的控制器组件包括电子起搏器、锂电池和两个电极，以及便于观察电流脉冲的LED灯。控制器通过一根木刺插入水母的伞体中进行固定，两个电极嵌入伞形边缘的肌肉组织中。

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因为尝试粘合剂失败，研究者用木签进行了一些简单粗暴的固定 | Nicole W. Xu and John O. Dabiri
在脉冲电流的刺激下，水母的运动频率加快，游泳速度也有了明显的提升：从秒速2厘米提高到了每秒4-6厘米，最快时速度将近是原来的3倍。
在大幅提速的同时， “改装水母”的能量消耗并没有增加太多。耗氧量的测量数据显示，提速后的水母移动单位距离消耗的能量只上升到了原来的2倍。
为啥要这样？
水母游得好好的，为什么要让人家提速？研究者的目标是借用水母制造更高效的水下探测器。
此前，工程师们利用人造材料制造了很多仿生水下机器人，它们可以游出与生物相近的速度，但能耗和生物相比还是太高了。既然如此，为何不试试直接利用生物？这样一来，电子起搏器的部分只需要10毫瓦功率就够了，制作成本也只需要几美元。根据论文，这种“电子改装水母”的能效比现有的水下机械机器人高出了10-1000倍。
目前人类勘测到的水域只是海洋的很小的一部分，现有的基于船舶的勘测技术效率非常有限并且造价昂贵，而水母在很大范围内的深度、盐度、温度、氧浓度的海域中都能存活，具有成为“海洋勘探员”的潜质。

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期刊封面图对“改装水母”监测海洋展开了畅想 | Science Advance
等等！水母没事吗？
听起来似乎有点道理，但爱水母人士想必还是会提出反对：这么折腾水母，它们真的没事吗？

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海月水母：欺负我没脑子是不是？| Alexander Vasenin/Wikipedia
对此，论文作者倒是也进行了一番解释。首先，水母并没有大脑或疼痛感受器，安装控制器的过程看起来并不会对水母产生太大伤害，而且伤口可以在数天后愈合。其次，在实验中，他们密切观察了水母的变化，结果并没有发现应激分泌粘液的迹象。取下控制器后，水母们也能恢复到平时正常的游泳速度。
而下一步的问题，大概就是如何让水母按照研究者希望的方向游泳了。
参考文献
[1] https://advances.sciencemag.org/content/6/5/eaaz3194/tab-article-info
作者：ARU