Geniální strašek? Nejsilnější živočich na světě odhalí i rakovinu

„Říše živočichů je plná jedinců s mnohem citlivějšíma a složitějšíma očima, než máme my,“ řekl Viktor Gurev, profesor výpočetní techniky z Univerzity Illinois a spoluautor nové studie o straškovi. „Tato zvířata vnímají přírodní jevy, které jsou pro člověka neviditelné. Jedním z takových jevů je polarizace světla. Zatímco pro většinou z nás nejsou polarizační brýle, které využíváme jako ochranu proti slunečním paprskům, nic neznámého, mnohá zvířata využívají polarizované vidění jako skrytý komunikační kanál, k nalezení potravy nebo k navigaci.“

Jak uvedl Lois Yoksoulian pro sciencedaily.com, korýš strašek je považován za jednoho z nejlepších lovců v mělkých vodách na světě. Strašek dokáže úderem svých předních končetin prorazit stěnu skleněného akvária, a navíc má i jedny z nejsložitějších očí ze všech živočichů na Zemi. Ve srovnání s lidským okem, které má tři různé typy barevných receptorů, jich strašek využívá rovnou 16 a k tomu ještě šest polarizačních kanálů.

„Tyto orgány nejen překonávají citlivost našich očí, ale také zachycují mnohem více vizuálních informací za využití méně energie a prostoru než současné nejmodernější kamery,“ uvedl Viktor Gruev. 

Straškovo oko je unikátní

Výzkumný tým pod vedením Viktora Grueva a postgraduálního studenta Misseala Garcii se pokusil uměle vytvořit straškův zrakový systém za využití některých základních fyzikálních zákonů. Dosažené výsledky následně zveřejnily v časopise Optica.

„Příroda vytvořila materiály, jimiž různé druhy světla pronikají do rozdílné hloubky,“ řekl Gruev, který také řídí bioseonzorickou laboratoř. „Pokud na špičku prstu svítí červený a modrý laser, na druhé straně prstu vidíme pouze ten červený, protože dokáže proniknout hlouběji do tkáně.“

„Straškovo oko se vyvinulo takovým způsobem, že jeho součásti citlivé na světlo jsou na sebe naskládány svisle,“ uvedl Gruev. Takové uspořádání umožňuje rozeznávání světla kratších vlnových délek, např. modrého, v předních receptorech a červeného v těch zadních. Díky pravidelnému rozložení světelných receptorů je strašek také schopen rozeznávat polarizaci slunečního světla.

„Ty samé fyzikální zákony, jež řídí straškův zrakový systém, využíváme při práci s křemíkovými materiály, ze kterých jsme sestavovali naše digitální kamery,“ řekl Gruev. „Při využití několika světelných diod v křemíku vidíme barvu bez nutnosti nasazení speciálních filtrů. Při kombinování této technologie s kovovými nanomateriály se nám podařilo replikovat část zrakového systému straška, jež nám umožňuje vnímat jak barvu, tak i polarizaci.“ 

Rakovinu lze díky straškovi odhalit mnohem dříve

Toto jedinečné propojení křemíkových světelných detektorů a nanomateriálů umožnilo výzkumnému týmu v Illinois vytvořit speciální kameru. Její využití by mohlo být velmi široké a patřit k němu může jak včasná detekce rakoviny, tak i monitorování změn v životním prostředí či rozšifrování skrytých komunikačních kanálů, jež mnozí podvodní živočichové využívají.

V předchozím Gruevově výzkmném projektu se podařilo vytvořit polarizační snímač pro endoskop, jehož pomocí lze odhalit přítomnost rakovinových buněk v lidském tlustém střevě. Gruev se, jak jinak, nechal inspirovat korýši. 

„Napodobením straškova zrakového systému jsme vytvořili jedinečnou kameru, která může být využita ke zlepšení kvality našich životů,“ uvedl Gruev. „Představa, že můžeme odhalit rakovinu v raném stadiu, je naší motivací pro pokračování výzkumu. Náklady na tuto technologii jsou menší než sto amerických dolarů, což umožní poskytnout kvalitní zdravotní péči i v rozvojových zemích.“