Спустя более полувека после того, как он появился на полках, скромный кирпич Lego остается безумно успешной игрушкой благодаря универсальности строительных блоков, а также множеству лицензионных сделок за последнее десятилетие (что совсем недавно привело к катапультированию компании над Mattel, чтобы сделать его лучший производитель игрушек в мире).
Но кирпичи Lego также иногда попадали в лаборатории в качестве инструментов для научных исследований. Например, команда Кембриджского университета использовала кирпичи для изготовления синтетических костей.
Теперь исследователи из Университета штата Айова обратились к прозрачным кирпичам Lego как к новому недорогому способу изучения роста растений. В работе, недавно опубликованной в журнале PLOS One, утверждается, что кирпичи можно использовать для создания высокоточных систем сантиметрового масштаба с химическими градиентами для изучения того, как химические изменения влияют на рост корней.
Понимание того, как химические и экологические изменения влияют на рост корней растений, может увеличить урожайность и дать нам лучшее понимание того, как определенные культуры будут реагировать на изменение климата.
Людовико Кадемартири, доцент кафедры материаловедения и инженерии в Университете штата Айова и соавтор статьи, рассказал Smithsonian.com, что идея использования Legos возникла в результате мозгового штурма, вызванного тем, как удивительно мало известно о том, как растения реагируют на изменения окружающей среды.
«Растет согласие с тем, что это одна из наиболее важных областей, которая нуждается в развитии для науки о растениях и агрономии», - говорит Кадемартири. «Если мы хотим улучшить урожайность, нам нужно узнать, как растения реагируют на очень сложные экологические сигналы».
Он говорит, что причина, по которой мы еще не знаем о предмете, отчасти из-за нехватки инструментов, доступных для проведения подобных экспериментов. Методы высокого уровня уже давно существуют для изучения небольших одно- или многоклеточных организмов, но проблема растений заключается в том, что они вначале крошечные и значительно увеличиваются в течение всего времени исследования. Теплицы хорошо подходят для крупных исследований, которые требуют, чтобы все растения имели однородную внешнюю среду (например, одинаковый уровень тепла и влажности, среди прочих факторов). Но представьте себе эксперимент с растениями, в котором ученым может понадобиться установить 100 растений в 100 различных контролируемых средах, как над, так и под уровнем почвы, при этом каждая установка дает достаточно места для роста растения, и вы начинаете понимать проблема.
Существующие микрофлюидные технологии позволяют ученым, таким как молекулярные биологи, контролировать условия испытаний с точностью до миллионной доли метра, но эти системы могут быть очень трудными и дорогими для масштабирования для исследований растений.
Прозрачные кирпичи Lego представляют собой счастливую среду, поскольку они доступны по цене, но создают среду, достаточно точную для серьезного изучения, как узнал Кадемартири и его команда, когда начали исследовать эту идею.
Исследователи выбрали готовые прозрачные кусочки Lego, которые можно приобрести отдельно непосредственно на веб-сайте Lego, поместили их в автоклав для стерилизации, а затем использовали кусочки для создания прямоугольных контейнеров для хранения геля или другого заменителя почвы. Контейнеры могут быть изготовлены с различными размерами для размещения растений разных размеров или корней. Когда эксперимент закончен, кусочки можно разбить, почистить и снова использовать.
Студент докторантуры Кара Линд, еще один автор исследования, работал над способами обеспечения того, чтобы кирпичи Lego могли удерживать прозрачные гели, которые используются в качестве заменителей почвы, чтобы позволить исследователям легко видеть корневые изменения, сообщила Служба новостей штата Айова. Она также разработала способы создания определенных химических градиентов внутри структур, чтобы увидеть, как растения реагируют на различные химические вещества, будь то токсины или питательные вещества.
Результат: «Оказалось, что Lego выступил намного лучше, чем мы думали, по нескольким причинам», - говорит Кадемартири.
С одной стороны, «прозрачный Lego сделан из поликарбоната, что означает, что его можно стерилизовать, что делает его идеально подходящим для биологической работы», - говорит он. Кирпичи также химически инертны, поэтому они не вступают в реакцию с окружающими материалами и потенциально испортить эксперименты.
Команда стремится продолжать развивать Legos как платформу и набор инструментов для серьезного изучения растений, в надежде, что другие ученые найдут культовые кубики, полезные в их собственных исследованиях.
Кадемартири говорит, что еще слишком рано говорить, в какой степени ученые будут или не будут использовать Legos для изучения растений, но он настроен оптимистично. Педагоги давно используют Legos в классных комнатах, и исследователи из Университета Вермонта также используют робототехническую линию Mindstorms, которая не только используется для создания искусственных костей, но и для создания роботов, которые меняют свою форму, чтобы «научиться» как ходить. Так что, по крайней мере, вероятность того, что кирпичи Lego будут по-прежнему находить случайный дом в исследовательских лабораториях, а также в коробке с игрушками.
«Мы заставили себя создать самые простые, дешевые, удобные и эффективные инструменты, которые мы могли бы разработать», - говорит Кадемартири. «Итак, мы надеемся, что другие ученые найдут их полезными, и мы думаем, что они будут».
