בלי משאבה ובלי שום כוח חיצוני – מדענים הצליחו לגרום לנוזל לזרום לכיוון נבחר, באמצעות מולקולות אורגניות שנמצאות בתאי הגוף

כולנו ראינו נוזלים זורמים. בדרך כלל מדובר במים, והם זורמים בכוח הכבידה למקום הנמוך ביותר שאפשרי עבורם. אנחנו גם יודעים שאפשר להזרים נוזלים באופן פעיל על ידי משאבות, מדחסים, צינורות וברזים. אבל מפתיע הרבה יותר לחזות בנוזל שזורם לכיוון מסוים ללא התערבות יד אדם, מכונה או כוח הכבידה.

חוקרים מאוניברסיטת ברנדייס בארצות הברית פיתחו את הנוזל העצמוני המוזר בהשראה ביולוגית. הוא נוצר במהלך מחקר שעוסק בתכונות של מבנים תאיים שנקראים מיקרוטובולי ומשתייכים לקבוצת הסיבים שאחראים על צורת התא ומרכיבים את השלד שלו.

המיקרוטובולי הן צינוריות זעירות שאחראיות במידה רבה ליכולת התנועה של תאים חיים ולהסעת חומרים מזינים בחלל התא. הן יכולות להיבנות ולהתפרק ללא הרף כדי להתארך או להתקצר בהתאם לדרישות התא. בנוסף הן משמשות מסילות תנועה לחלבונ שינוע שמתקדמים לאורך הצינוריות ולספק חומרים מזינים לכל חלקי התא.

האופי הדינמי של המיקרוטובולי הוא המפתח לתנועה העצמונית של הנוזל החדש. אבל לא די בעצם הנוכחות שלהן, אלא נחוצים גם חלבוני השינוע ומולקולות ATP (אדנוזין טרי-פוספט) שמספקות את האנרגיה הדרושה לתנועה.

כשמצרפים את כל שלושת הרכיבים, החלבונים  מתמקמים בין שתי צינוריות ומתחילים לנוע בו-זמנית על שתיהן, בכיוונים הפוכים. בשל כך הצינוריות מחליקות זו כנגד זו ונעות בכיוונים מנוגדים. כל עוד יש מספיק חלבון ומספיק ATP המיקרוטובולי לא יפסיקו לנוע, וייצרו תוך כדי כך מערבולות קטנות.

את המערבולות הזעירות הללו הצליחו החוקרים לרתום כדי לדחוף את הנוזל בכיוון מסוים. אבל התנועה העצמונית לא מתרחשת מעצמה – כדי לגרום לנוזל לנוע צריך לבחור בקפידה את צורתו של כלי הקיבול הנוזל ואת ממדיו. אלה נבחרו בניתוח מתמטי מורכב. המטרה היא שקירות הכלי יכפו על הנוזל לנוע בכיוון מסוים וימירו את התנועה של המערבולות הזעירות הנפרדות לתנועה קוהרנטית ואחידה של הנוזל כמכלול.

החוקרים טוענים שהתופעה הזאת כללית ויכולה להתרחש אפילו בכלים גדולים במיוחד. העובדה שנוזלים יכולים לזרום בכיוון שנבחר ללא התערבות אדם או מכונה עשויה לאפשר מגוון פיתוחים טכנולוגיים שיאפשרו הזרמת נוזלים ללא משאבות. לדוגמה, תארו לעצמכם שנוכל לגרום לנפט לזרום במעלה צינור ללא משאבה.

אפשרויות מרחיקות לכת עוד יותר כוללות מערכות שממירות אנרגיה כימית לאנרגיה מכנית, ואפילו חלקי גוף מלאכותיים וגמישים שיוכלו לנוע בתגובה לאותות כימיים ולאספקת ATP שיקבלו מהגוף עצמו.