Bộ gen của Quinoa giúp giải quyết vấn đề thực phẩm

Một nhóm nhà khoa học thế giới là những chuyên gia trong việc cho ra giống quinoa có sản lượng cao và an toàn từ trường đại học và nghiên cứu Wageningen đã đăng tải kết quả DNA hoàn chỉnh của quinoa – thu hoạch quinoa sẽ lan rộng đến toàn thế giới từ Nam Mỹ- trong tạp chí Thiên nhiên ngày 8 tháng 2 năm 2017. Quinoa giàu các amino acids cần thiết, chất xơ giàu dinh dưỡng và không chứa gluten.

Việc thu hoạch trở nên quan trọng đối với những người nông dân bởi vì nó cho ra sản lượng hợp lí mặc dù quinoa được trồng trên loại đất kém màu mỡ. Người gây giống đã đăng tải kiến thức mới về gen DNA của quinoa, người gây giống cũng là người sẽ phát triển nhiều loại quinoa có thể phát triển tốt trong môi trường đất khô cằn nhưng vẫn đạt yêu cầu về chất lượng và hương vị cho khách hàng.

Những nhà khoa học khẳng định kết quả bộ gen DNA của toàn bộ gen quinoa. Tổng chiều dài của DNA gồm hơn 1.3 tỉ DNA thành phần (các nu-lê-ô-tít A,C,G, hoặc T) được chia thành hơn 18 rô-mô-sôm. Khi họ in trên giấy số lượng trang giấy cho cả bộ gen in ra hơn 500,000 tờ.

Để vẽ sơ đồ bộ gen, những nhà khoa học đã dùng đến sự kết hợp thông minh của những công nghệ gen khác nhau. Trong khi điều này giúp chúng tạo nên những bộ gen lớn hơn trong máy tính từ hàng loại thông tin gen hiện có, nó không đưa đến 18 phần tử thể hiện cho 18 rô-mô-sôm. Những nhà khoa học áp dụng bản đồ gen cho việc lai tạo giống cây trồng để xác định những gen đánh dấu được di truyền vào thế hệ sau như thế nào. Điều đó cho phép chúng giữ lại hầu hết gen trên 18 khung gen thể hiện rô-mô-sôm của quinoa.

Dựa theo Robert van Loo, chuyên gia trong việc gây giống quinoa tại đại học và nghiên cứu Wageningen, nó là sự lai tạo cho phép những nhà khoa học hiểu rõ hơn về bản đồ gen. ‘Chúng ta có thể xác định vị trí trên rô-mô-sôm chính xác không quá 85% theo kết quả của gen. Nó phần lớn là nguồn lợi cho người gây giống’.

Van Loo và những cộng sự sẽ áp dụng kiến thức mới bằng nhiều cách khác nhau, bao gồm việc phát triển các loài quinoa khác nhau để chúng đạt sản lượng nông dân và khách hàng yêu cầu. Van Loo cho biết: ‘Ví dụ, chúng ta đã tìm thấy sự thay đổi để chắc chắn rằng sự nhân giống quinoa hiện tại không thể cho ra vị đắng của xa-pô-nin. Có những dạng ngọt khác nhau nhưng không cần làm nó đậm lên để loại bỏ bị đắng, điều này làm tiết kiệm 15-20% . Với kiến thức mới của gen quinoa, chúng ta có thể dễ dàng nhanh chóng chọn lọc các loài thực vật không sản sinh ra chất đắng trong quá trình gây giống’.
Trong tương lai, những nhà khoa học có thể chắc chắn sự nhân giống cũng như việc thích ứng tốt với điều kiện sinh trường ở một vài vùng đất , và không sản sinh chất đắng.

‘Gây giống hướng đến sự thay đổi gen trực tiếp có thể là cách tiếp cận tốt trong vấn đề này với sự nhân giống chứng minh cho giá trị của chúng từ lúc bắt đầu’ Van Loo cho biết. ‘Sự nhân giống quinoa hiện đang được trồng tại Nam Mỹ có thể làm cho nó ngọt lên’

Cuộc nghiên cứu của Trường đại học khoa học và công nghệ vua Abdullah tại Ả rập Sau-đi, vùng đất với điều kiện phát triển khô cằn và đầy đá sỏi đối với thực vật. Nhóm nghiên cứu trường đại học Wageningen cho ra kết quả gen và những nhà hoa học gây giống đã góp phần vào dự án nghiên cứu này. Nó là nhóm Wageningen giúp tìm ra việc điều chỉnh các sơ đồ gen cho sự sản xuất xa-pô-nin.

Những cư dân cổ đại ở dãy An-đét đã dùng quinoa như một loại thực phầm quan trọng. Nó đã bị mất đi bởi cuộc chiến xâm lược của người Tây Ban Nha, tuy nhiên tại sao quinoa không bao giờ thuần chủng và phù hợp với sinh dưỡng tại vùng đất mặc dù các vụ thu hoạch đều tốt.

Một trong những hình thái làm quinoa ít cuốn hút hơn là sự xuất hiện của chất đắng ở bên ngoài hạt. Được biết đến như là sa-pô-nin, những hợp chất có thể được loại bỏ mặc cho quá trình về tài chính, thời gian, tiền và nước. Đại học và nghiên cứu Wageningen đã phát triển nên 4 loại quinoa khác nhau không có chất đắng từ những năm 1990.

Quinoa là một phần trong gia đình thực vật được biết đến với sức sống mãnh liệt trong điều kiện đất đai kém màu mỡ. Hiện nay có nhiều loại quinoa để sản xuất thực phẩm nơi thu hoạch những loại thực phầm khác như lúa mì và gạo có cất dinh dưỡng thấp. Kết quả, quinoa là loại thực phầm giúp sản xuất thêm nhiều sản lượng với ít nước và phân bón. Kiến thức mới về gen sẽ giúp phát triển những loại quinoa khác nhau đáp ứng nhu cầu của khách hàng và nông dân.

Kỹ thuật sinh học mới làm tăng tỉ lệ thu hoạch vụ mùa lên 20%

Những nhà khoa học từ Đại học Illinois đã thúc đẩy tỉ lệ thu hoạch trong cuộc cách mạng về gen bằng cách tăng lượng quang hợp.

UN cho rằng vào 2050, loài người sẽ cần đến hơn 70% lượng thực phẩm hiện nay. Những nhà khoa học cho biết khám phá mới sẽ là cầu nối giúp tăng nguồn thực phầm khi tình hình dân cư tăng cao.

Như mô hình trên máy tính dự đoán, các loài thực vật thể hiện sự thay đổi tốt hơn khi dùng ánh sáng mặt trời có sẵn.

Kỹ thuật làm giảm hiệu xuất của cây. Khi ánh mặt trời quá gắt, thực vật kích hoạt cơ chế phòng thủ bằng việc cho năng lượng thừa chuyển thành nhiệt, gọi là cơ chế hoạt động bảo vệ khỏi ánh mặt trời.

Tuy nhiên, một khi ánh sáng giảm, quá trình bảo vệ này có thể mất đến 30 phút để dần mất đi, kết quả là mất cơ hội quang hợp. Thực vật làm lãng phí ánh sáng và nhiệt khi ánh sáng được cho là cần thiết nhất.

Sử dụng phương thức biến đổi gen, những nhà khoa học chú tâm đến các vấn đề bằng việc thúc đẩy tam quang hợp- dựa trên prô-tê-in

Những loài thực vật có thể chuyển quang hợp nhanh hơn bình thường. Thí nghiệm được thực hiện trên cây thuốc phiện, Nicotiana tabacum, và có 3 hướng để kiểm tra, 2 trong số đó tăng hiệu xuất đa sinh vật lên đến 20%, trong khi cách thứ 3 tăng 14%.

Nó có thể xuất hiện một cách đột ngột những loài thực vật không liên quan cho đến việc giải quyết việc không hiệu quả của chúng. Điều này xảy ra bởi vì hiệu xuất của quang hợp không là yếu tố giới hạn sự phát triển của thực vật trong rừng, nhưng nhiều hơn sự tồn tại của ni-tơ.

Trong nhiều năm, cộng đồng khoa học chủ trì hội nghị giúp tăng năng xuất thông qua việc biến đổi gien bằng việc quang hợp của thực vật.

Những kết quả được đăng tải lên báo khoa học là nội dung của nghiên cứu đầu tiên.

Quỹ Bill và Melinda Gates gây quỹ cho nghiên cứu tiên phong, và chuyển giao kỹ thuật để áp dụng cho gạo, đậu nành.

‘Chúng ta không biết chính xác nếu phương pháp này tiến hành và sẽ có hiệu quả trên những loại thực vật khác, nhưng bởi vì chúng ta đang đặt mục tiêu về quá trình toàn cầu đối với tất cả đợt mùa vụ khác, chúng ta chắc chắn rằng chúng sẽ được thực hiện’ Giáo sư Stephen Long, người khởi xướng cho đợt nghiên cứu này.

Việc biến đổi gien là một chuỗi dài của việc kích hoạt các phản ứng mãnh liệt. Hầu hết những quốc gia Châu Âu cấm thực phẩm biến đổi gien. Chiến dịch chống biến đổi gien liên quan đến việc chuyển gien từ một loài sang một loài khác. Tuy nhiên kỹ thuật mới giúp giải đáp những băn khăn bởi vì nó chỉ tăng lượng chất đạm tồn tại trong những loài thực vật.

Tiến sĩ Long cho rằng ‘ Thái độ của tôi rất quan trọng trong việc phát triển kĩ thuật mới bởi vì nó mất đến 20 năm trước khi phát minh đến tay người nông dân’

Mỗi năm, những nước phát triển lãng phí nhiều thức ăn khoảng 230 triệu tấn. Việc xem xét lại hệ thống kinh tế bởi Holy Grail để đàm bảo việc bảo vệ lương thực.

Sau đó, những kỹ thuật mới tăng năng xuất mà không xâm phạm đến thế giới tự nhiên thì rất cần thiết.

Thực vật giúp thay đổi khí hậu, nhưng hiện nay nó tùy thuộc vào chúng ta

Những bằng chứng khẳng định những dự tính trong hội nghị đa quốc gia trong mô hình thay đổi khí hậu.

Thực vật hiện nay loại bỏ nhiều CO2 từ môi trường hơn 200 năm về trước, dựa trên công việc mới từ Carnegie’s Joe Berry và được dẫn bởi J. Elliott Campbell của UC Merced. Bằng chứng của nhóm được đăng tải trong tạp chí Tự nhiên, khẳng định bằng chứng dùng trong các mô hình từ hội nghị đa quốc gia về sự thay đổi khí hậu.

Thực vật nhận CO2 như một phần của quá trình quang hợp – một chuỗi phản ứng của tế bào thông qua những chuyển hóa năng lượng Mặt trời thành năng lượng hóa học cho thực phẩm. Cuộc nghiên cứu này từ Campbell, Berry và đồng nghiệp của họ xây dựng một lịch sử mới về sự thay đổi toàn cầu trong hoạt động quang hợp.

Chỉ những loài thực vật được trồng trong nhà kính phát triển nhanh hơn và mạnh hơn khi cung cấp hàm lượng cao khí CO2, những loài thực vật trong hệ thống sinh học tự nhiên được hi vọng tăng trưởng nhanh hơn khi lượng CO2 trong không khí toàn cầu tăng lên. Theo góc nhìn toàn cầu, hiệu ứng này có thể được kì vọng nhiều về việc ổn định hệ thống khí hậu bằng việc chống lại việc tăng lượng khí CO2 từ con người.

Tầm quan trọng của hiệu ứng này dưới cuộc tranh luận. Nó có thể mở rộng phạm vi toàn cầu thay vì thí nghiệm trong phạm vi nhà kính có được hay không? Hoặc những yếu tố khác giới hạn phản ứng hệ thống toàn cầu tăng hiệu ứng nhà kính do khí thải? Theo như việc ghi chép trong thời gian dài, chúng ta có lượng CO2 và nhiệt độ cần thiết để gửi đến các đề án về thay đổi khí hậu.

‘Chúng ta hoàn thành vài việc mới tại nơi đây’ Campell cho biết. ‘Đo lường độ quang hợp chính xác của từng loại lá. Tuy nhiên bạn không thể có bức tranh toàn cảnh và chúng ta cần biết rằng Trái Đất đang chuyển động và nó phản ứng lại qua thời gian’

Nhóm thực hiện những công việc trước đó để cho thấy về việc tập trung của các-bon-sun-phíc trong không khí có thể cho thấy mức độ quang hợp toàn cầu. Họ tái lập lại lịch sử bằng cách dùng không khí của băng và khối tuyết tại Nam Cực trong nhiều thế kỉ, quang phổ tia hồng ngoại tồn tại từ những thập niên 1970, và dữ liệu từ Quản lí Đại Dương và Khí Tượng cho biết mạng lưới mẫu khí ga các-bon-sun-phíc tại nhà kính bắt đầu được quản lí từ cuối thập niên 1990.

Kết quả cho thấy rằng sự quang hợp trên toàn cầu ổn định suốt hàng trăm năm qua trước khi có cuộc các mạng công nghiệp hóa, nhưng sau đó chúng phát triển quá nhanh suốt thế kỉ 20. Việc tăng cường quang hợp có mối liên hệ với việc tăng lượng CO2 trong không khí do việc đốt cháy nhiên liệu.

‘Hiện tượng cây thải ra CO2 vào không khí cũng là nguyên nhân của việc thay đổi khí hậu trong nhiều năm nay’ Berry giải thích, ‘nhưng điều đó thực sự khó khăn để biết sức mạnh của việc ảnh hưởng trong khía cạnh thực tế. Kết quả mới của chúng tôi cho rằng hàng loại những mô hình được dùng trong bài kiểm định IPCC, trong thực tế, bao gồm những ước lượng thực tế về quang hợp toàn cầu và CO2’

‘Nó có thể hấp dẫn trong việc truyền tải những kết quả và là bằng chứng về chức năng của Trái Đất cũng là phản hồi về sự tập trung ổn định CO2 và khí hậu’ Berry cho biết. ‘Nhưng khi nhu cầu thực sự tăng lên trong khi đó quang hợp không nhiều đủ để bù đắp cho việc đốt cháy nhiên liệu. Việc làm ngược lại với tự nhiên không còn là công việc nên ngày nay chúng ta sẽ phải tập trung giải quyết việc giảm lượng CO2 trong không khí’

 

 

Việc dùng công nghệ Zeelung để xử lí nước thải thực vật tại Châu Âu

Đáp ứng những yêu cầu mới cấp thiết về việc loại bỏ ni-tơ trong khi vẫn lưu lại dấu vết, công ty xử lí nước thải của Flanders, Aquafin đã chọn việc nâng cấp xử lí nước thải thực vật Schilde bằng cách tổng hợp những phương án giải quyết bằng công nghệ phản ứng ZeeLung lấy ô xy cho màng tế bào tác động lên màng sinh chất (MABR) và phản ứng của màng tế bào ZeeWeed (MBR). Thực vật trồng tại vùng thôn quê nước Bỉ của Antwep, sẽ là nơi đầu tiên tại châu Âu dùng phương pháp mới ZeeLung MABR.

Tiến trình kỹ thuật nước của GE cho ra hệ thống với 50% nước thải được xử lí bởi ZeeWeed 500D MBR và phần còn lại 8 triệu lít mỗi ngày được xử lí bởi hệ thống kích hoạt nước cống rãnh thông thường. Thêm ZeeLung MABR cho cây cối sẽ giúp cải thiện toàn bộ ni-tơ bị loại bỏ trong hệ thống kích hoạt nước cống rãnh thông thường.

Video youtube giới thiệu ZeeLung MBR

Cây cối được thiết kế một cách độc đáo cho việc xử lí cho 28,000 người (khả năng chạy bằng sức nước và sinh vật). Khả năng xử lí thực tế của việc xử lí nước thải thực vật Schilde tăng lên đến 35,000 người. Vì vậy vào năm 2015, khả năng xử lí sinh học tăng lên bằng việc mở rộng khả năng màng sinh chất của MBR và thiết lập việc lọc cát sau khi khử ni-tơ  tại các nhánh của hệ thống nước cống rãnh đang hoạt động.

‘Việc dùng ZeeLung và ZeeWeed cùng nhau giúp cho mở rộng việc xử lí nước thải thực vật, sẽ cho phép Aquafin hoàn thành việc nâng cấp với sự thay đổi tối thiểu và sẽ không cần xây thêm chỗ chứa mới. Thêm vào đó, họ sẽ có thể đáp ứng tổng lượng ni-tơ hàng năm’ Alain Mineur cho biết, CEO của Kamps

Xử lí nước thải thực vật Schilde là hệ thống MBR lớn nhất thành thị tại Flanders, và việc nâng cấp được hoàn thành bởi KAMPS SA. Sau khi việc mở rộng hoàn thành vào quý một năm 2017, thực vật chiếm đến 65% tổng lượng ni-tơ bị loại bỏ.

‘Tiến trình kỹ thuật và nước’ cách giải quyết của ZeeLung và ZeeWeed về cuộc gặp mặt trong phạm vi thực vật. Xử lí nước thải thực vật Schilde cần nâng cấp để tăng khả năng loại bỏ chất dinh dưỡng và dùng Zeelung, thực vật sẽ giảm việc tiêu thụ năng lượng’ Kevin Cassidy nói, lãnh đạo toàn cầu, kỹ thuật hệ thống – Tiến trình kỹ thuật và nước. ‘Dự án là áp dụng đầu tiên của kỹ thuật ZeeLung mới tại châu Âu.’

Kỹ thuật ZeeLung MABR là giải pháp đơn giản cho phép những thành phố tự trị đạt đến việc loại bỏ các chất dinh dưỡng và/hoặc có thể mở rộng số lượng hồ chứa hiện tại trong khi giảm mạnh việc sử dụng năng lượng. Nó cải tiến chất khí trong việc chuyển hóa từ màng tế bào để cung cấp ô-xy đến màng sinh chất – gắn liền với bề mặt màng tế bào. Cho dung dịch làm tăng lượng vi sinh vật vào hệ thống xử lí giúp tăng cường việc quá trình xử lí sinh vật. Ô-xy chuyển đến màng sinh chất bằng việc khuyếch tán thông qua màng tế bào, giảm năng lượng yêu cầu cung cấp ô-xy gấp 4 lần so với việc lấy ô-xy

Về nước và tiến trình công nghệ

Với việc hoạt động tại 130 quốc gia và thuê hơn 7,500 người trên khắp thế giới, nước và tiến trình công nghệ của GE ứng dụng những cải tiến, chuyên môn hóa và khả năng toàn cầu để giải quyết các vấn đề nan giải nhất về nước và những tiến trình mang tính thách thức. Nó cho ra hàng loạt các cách giải quyết về hóa chất và thiết bị, cũng như những dự đoán phân tích để tăng lượng nước, nước thải và quá trình hiệu xuất. Nước và tiến trình công nghệ cố gắng giúp những khách hàng tăng nhu cầu nước sạch, vượt qua những thách thức về việc khan hiếm nguồn nước, tăng cường việc quản lí môi trường và thực hiện những yêu cầu theo quy định.

Về GE

GE là công ty thế giới về Công nghệ điện tử, chuyển giao công nghệ với phần mềm – xác định những chiếc máy và giải pháp kết nối, phản ứng nhanh, và dự đoán. GE được tổ chức toàn thế giới về việc trao đổi kiến thức, một cửa hàng GE thông qua những cổ phần công ty và tiếp cận  cùng lĩnh vực kĩ thuật, cấu trúc và khả năng hiểu biết. Mỗi phát minh cải tiến nguyên liệu và ứng dụng khắp những khu vực công nghệ. Với con người, dịch vụ, kỹ thuật, GE mang đến những kết quả tốt hơn cho khách hàng bằng việc dùng ngôn ngữ tại nước sở tại. Để biết nhiều thông tin hơn, vui lòng truy cập Ge.com

 

Mô tim phát triển trong những chiếc lá rau bi-na

Những nhà khoa học đối mặt với thách thức lớn khi họ tìm kiếm việc vẽ bản đồ theo tỉ lệ tái tạo mô ở người từ những mẫu vật trong phòng thí nghiệm đến những mô, xương, và nội tạng được cấy trong cơ thể người kích thước chuẩn để trị liệu cho người và những vết chấn thương: làm thế nào để tái tạo hệ thống mạch máu để vận chuyển máu đến những mô mới phát triển.

Kĩ thuật công nghệ y sinh hiện nay, bao gồm in 3D, không thể chế tạo hệ thống các nhánh mạch máu đến mao mạch, điều đó đòi hỏi việc cung cấp ô-xy, chất dinh dưỡng, và các phân tử cần thiết cho việc phát triển mô. Để giải quyết vấn đề này, nhóm nghiên cứu tại Viện công nghệ Worcester, trường đại học Wiscosin và Trường đại học bang Arkansas thành công trong việc chuyển đổi phương pháp cấy mô.

Họ thông báo những phát minh đầu tiên trên tạp chí ‘Băng qua mọi lĩnh vực: Sử dụng các cây đã được loại bỏ tế bào như khung kỹ thuật mô’ đăng tải trực tuyến vào tháng 5 năm 2017 trên tạp chí Vật chất sinh học.‘Những loài cây và động vật được khai thác bằng những cách tiếp cận khác nhau đến việc truyền chất lỏng, hóa chất và những phân tử siêu nhỏ, có những sự giống nhau trong cấu trúc hệ thống mạch máu’ người viết đã viết. ‘Sự phát triển những cây loại bỏ tế bào giúp mở ra tiềm năng cho các phân nhánh khoa học mới nghiên cứu giống hệt giữa thực vật và động vật.’Trong chuỗi các thí nghiệm, nhóm cấy tế bào tim người lên lá rau bi na đã được tách lấy tế bào thực vật.

Chúng chảy chất lỏng và những hạt nhỏ li ti giống kích thước của tế bào máu thông qua các mạch nhỏ của rau bi na, họ cấy mạch của rau bi na với tế bào người tạo nên những mạch máu. Những minh chứng của việc nghiên cứu mở ra việc dùng rau bi na để cấy cơ tim khỏe cho người mắc bệnh tim mạch. Những thực vật loại bỏ tế bào có thể cung cấp nền tảng cho công nghệ kỷ thuật mô. ‘Chúng ta có niều việc để làm, nhưng điều này đang rất hứa hẹn tiềm năng’ Glenn Gaudette, tiến sĩ, giáo sư của kỹ thuật y sin tại WPI và thư của người viết cho tạp chí. ‘Việc làm thích ứng các loại cây cối được nông dân trồng hàng ngàn năm được dùng trong kỹ thuật mô để giải quyết các vấn đề trong lĩnh vực này’.

Thêm vào đó, nhóm nghiên cứu WPI bao gồm Tanja Domino, tiến sĩ, giáo sư ngành sinh vật và y sinh, người nghiên cứu cơ cấu máy móc phân tử của việc phát triển tế bào con người, Pamela Weathers, tiến sĩ, giáo sư ngành sinh vật và y sinh, nhà thực vật sinh vật học, và Marsha Rolle, tiến sĩ, giáo sư ngành kỹ sư y dược, người tập trung vào kỹ thuật về mô mạch. Đội ngũ cộng tác bao gồm những nhà nghiên cứu về tế bào mô người và thực vật tại Wiscosin và Arkansas. ‘Dự án này cho thấy tầm quan trọng của việc nghiên cứu học thuật’ Gaudette cho biết. ‘Khi bạn có nhiều bạn bè giỏi về các lĩnh vực khác nhau sẽ dẫn đến các vấn đề từ các khía cạnh khác nhau, những cách giải quyết không thỏa đáng có thể xuất hiện’Bài viết của tác giả đầu tiên là Joshua Gerslak, một sinh viên cao học tại phòng thí nghiệm của Gaudette, người giúp thiết kế và thực hiện các thí nghiệm, người phát triển quá trình hiệu quả cho việc loại bỏ các tế bào thực vật từ lá rau bi-na bằng việc cho chảy những dung dịch chất tẩy thông qua các mạch lá. ‘Tôi hoàn thành việc loại bỏ tế bào tim người trước và khi tôi thấy lá rau bi-na cuống lá cho ta liên tưởng đến động mạch chủ. Nên tôi nghĩ đến việc đổ vào ngay cuống lá’ Gershlak cho biết. ‘ Chúng ta không chắc rằng điều đó hiệu quả, nhưng nó  khá dễ dàng và có thể thay thế được. Nó hiệu quả ở các loài thực vật khác nhau

.Khi những tế bào thực vật được rửa sạch và giữ lại phần khung làm chủ yếu từ cen-lu-lô-dơ, chất tự nhiên không gây hại cho người. Cen-lu-lô-dơ là chất tương hợp và được dùng rộng rãi trong việc áp dụng phục hồi bằng thuốc, như mô sụn, mô xương, và chữa trị vết thương’ người viết cho biết.Bên cạnh đó lá rau bi na, nhóm loại bỏ tế bào thành công từ ngò tây, cây ngải tây và rễ cây đậu phộng. Họ hi vọng rằng kĩ thuật sẽ hiệu quả đối với các loài thực vật có thể được ứng dụng cho những nghiên cứu phục hồi mô. ‘Lá rau bi-na có thể kết hợp tốt hơn với mô mạch, giống như các mô tim, bên cạnh đó cuống lá có hình trụ rỗng có thể phù hợp hơn trong việc cấy ghép động mạch. Mạch gỗ có thể hữu ích trong kỹ thuật xương bởi vì sức mạnh liên kết và hình học’ tác giả viết.

Việc dùng những loài thực vật như nền tảng cho công nghệ mô cũng mang đến lợi ích về kinh tế và môi trường. ‘Bằng việc nghiên cứu hóa chất của mô thực vật, chúng ta có thể chỉ ra nhiều hạn chế và giá cả tăng lên của những vật chất nhân tạo và nhựa phức hợp. Thực vật có thể dễ dàng được trồng trong điều kiện nông nghiệp tốt và dưới sự kiểm soát chặt chẽ. Bằng việc kết hợp mô thực vật với dịch truyền – dựa trên việc loại bỏ tế bào, chúng ta sẽ cho thấy rằng có cách thay thế cho nền tảng kĩ thuật mô trước khi tạo nên các mạch máu.

Tại WPI, nghiên cứu tiếp tục tiến hành trong vài lần, Gaudette cho biết, với những nghiên cứu mang tính khách quan về quá trình loại bỏ tế bào và tính chất các loại tế bào khác nhau của con người trong khi chúng được gắn liền và nuôi dưỡng bằng các nền tảng thực vật. Bên cạnh đó, kĩ thuật mạng lưới mạch thứ yếu cho máu và dịch chất lỏng từ mô sẽ được nghiên cứu. Vào 7 tháng 4, 2017, Gershlak sẽ trình bày công nghệ và sớm được mời đến Đại hội Hàn Lâm quốc gia dành cho những nhà sáng chế và phát triển sinh viên tại Boston, nơi anh ta sẽ trình bày chi tiết về công việc nghiên cứu với hơn 200 nhà nhà sáng chế và những người đứng đầu kinh tế- kĩ thuật.

 

5 cách đáng kinh ngạc của thực vật tạo nên những công nghệ mới

Những nhà khoa học kết luận rằng những phương pháp mới lạ cho các khám phá mới là dùng đến rau bina. Những loài thực vật sẽ thụ phấn dưới ánh đèn huỳnh quang trong khi đó những tuýp nano sẽ phát ra ánh sáng hồng ngoại. Với sự tồn tại của các hóa chất, đèn tắt và điều đó được dùng như một tín hiệu cho việc phát nổ tức thời. Sự thay đổi trong sự phát quang nhờ vào việc thay đổi điện thoại di động.
Nhưng tại sao việc biến đổi rau bi na thay vì những ống nano là ý tưởng của họ? Nó thực sự là lượng nước chảy trong gốc rễ đến từ hàng cây kẽ lá mà không dùng đến nhiều năng lượng. Trong trường hợp này, rau bi na được dùng như hệ thống tưới cây tự động cho sự bùng nổ những ống nano.

Ấn tượng là một trong những lí do tại sao những loài cây thường được dùng không chỉ như thức ăn và quần áo mà còn là công nghệ phức tạp. Đây là một vài cách đáng ngạc nhiên chúng ta có thể dùng thực vật trong công nghệ.

Sự khử độc

Cây cối có khả năng xử lí nước có thể cũng được dùng trong phương pháp xử lí nước và đất nhờ vào thực vật. Chất gây ô nhiễm đất tan vào trong nước và được hút bởi các cây, chúng được truyền lên lá và tích trữ trong quá trình tích trữ bay hơi của nước. Những loài cây có thể sau đó được thu hoạch và bị phá hủy. Nó được sử dụng để khử độc Asen và chì. Chất gây ô nhiễm cho cây như ca-đi-mi hoặc ni-ken và quá trình khắc phục gọi là trồng trọt trên vùng đất có nhiều tạp chất.

Trong thời đại hiện nay, những loài thực vật đều bị biến đổi gien để kết hợp với khả năng xử lí lượng nước cùng các loại vi khuẩn. Điều này có nghĩa chúng ta có thể sản sinh ra các loài thực vật biến đổi gien và có thể làm giảm bớt lượng chất nổ.

Chất nổ

Thực vật không chỉ được dùng với mục đích hòa bình. Vào năm 1846, Christian Schönbein thực hiện thí nghiệm tại nhà bếp. Ông đổ hỗn hợp a-xít lên tấm vải và sau đó ông dùng tạp dề của vợ. Nó thực sự tuyệt vời sau khi ông nhanh chóng rửa chúng, và ông đã hong khô bằng lò. Đợt cháy nổ đã được dập tắt khi chiếc tạp dề bị cháy nổ.

Schönbein đã chuyển đổi chất cô-tông của chiếc tạp dề thành ni-tơ cen-lu-lô-dơ, vụ nổ thực sự lớn hơn chất nổ TNT. Cen-lu-lô-dơ là một dạng của cotton cháy là thành phần cấu trúc chính của thực vật và phân tử sinh học phổ biến trên Trái đất. Cen-lu-lô-dơ dễ dàng được sử dụng và ni-tơ cen-lu-lô-dơ phản ứng mạnh hơn cả thuốc súng và cô-tông cháy được thay thế thuốc súng cho nhiều mục đích khác nhau vào thế kỉ 19.

Trong tiểu thuyết ‘Từ Trái đất đến mặt trăng’, Jules Verne đã kể về những nhà du hành trong không gian sử dụng khẩu súng lớn để khai hỏa đã dùng ni-tơ cen-lu-lô-dơ. Trong thực tế, không gian những nhà du hành của Verne xoay chuyển rất nhanh chóng. Nhưng anh ta vẫn hoàn toàn dùng ni-tơ cen-lu-lô-dơ thay thế xăng cho hỏa tiễn ngày nay – đặc biệt áp dụng cho quân sự, bởi vì nó không tạo ra khói.

Băng nhựa

Ni-tơ cen-lu-lô-dơ và những thực vật chứa ni-trát pô-ly-sa-rít cũng được dùng cho việc làm ra nhựa.

Người ta dùng Ni-tơ cen-lu-lô-dơ để làm ra cuốn phim ở thời đại trước và có thể bị đốt cháy hoặc phát nổ khi máy chiếu quá nóng. Những chất liệu khác được thay thế để an toàn hơn nhưng chất lỏng chứa dung môi ni-tơ cen-lu-lô-dơ vẫn được dùng trong y học. Nó được vẽ qua những vết cắt, và niêm chúng trong những cuộn phim có chứa Ni-tơ cen-lu-lô-dơ.

Những loài cây sản sinh pô-ly-me sinh học sẽ giúp thân thiện môi trường và là chất thay thế cho dầu và nhựa, đó cũng là thời gian để những chất khác từ tự nhiên khôi phục lại.

Thịt dành cho người ăn chay

Rõ ràng những loài thực vật tạo nên những thành phần cơ bản trong hầu hết các món ăn, nhưng những nhà khoa học ngày nay đã tạo nên bánh mì kẹp có vẻ ngoài, hương vị, cho mọi người khẩu vị như thịt khi nấu mặc dù nó được chế biến từ thực vật. Họ làm món này để tạo nên sự khác biệt. Ví dụ, để chế biến món ăn này với thịt bên trong, loại bơ-gơ mới có dầu thực vật ở thể rắn trong nhiệt độ phòng nhưng tan chảy khi làm nóng. Chất béo được dùng chiết xuất từ những trái dừa.

Thực vật không có chất đạm có huyết sắc tố và chất đạm tốt cho cơ những chất này tạo ra màu đỏ của thịt cùng với chất sắt. Nhưng một vài loài thực vật có chứa sắc tố hồng như huyết sắc tố và chất đạm cho cơ phát triển, hấp thụ ô-xy. Sắc tố hồng đến từ các loài thực vật như đậu có nốt sần với những con vi khuẩn chuyển hóa ni-tơ từ không khí đến phân bón cho cây.

Ô-xy ảnh hưởng đến hệ thống chuyển hóa ni-tơ rất nhiều, những thành phần có thể mất 99% khả năng chuyển hóa trong vòng ít hơn 6 phút. Nên việc đảm bảo sắc tố hồng chúng ta cần tăng lượng ô-xy trong các nốt sần. Những nốt sần có chứa ni-tơ sẽ có màu đỏ máu bên trong bởi vì sắc tố hồng có màu gần giống với huyết sắc tố.

Sắc tố hồng dùng trong bánh bơ-gơ thực vật chứa chất sắt mặc dù không làm từ thực vật bởi vì điều đó không hiệu quả và khả thi. Thay vì vậy người ta dùng đến phương pháp cấy men có màu đỏ máu như trong phim True Blood.

 

Cây cối tại Chelsea có thể phải chăm sóc ở mức cao

Cây cối tại Chelsea có thể phải chăm sóc ở mức cao – hãy thay đổi khu vườn ảm đạm với những bông hoa đầy màu sắc.

Bạn có cảm thấy cảm hứng khi xem chương trình hoa tại Chealsea không? Bạn có hứng thú với khu vườn thiết kế đẹp và hoàn hảo với cây cối được cắt tỉa gọn gàng, phủ đầy những bông hoa màu sắc, và những cây bon sai với dáng vẻ độc đáo? Vấn đề là những khu vườn và những bông hoa ở Chelsea đòi hỏi nhiều sự chăm sóc, bón phân và dùng thuốc diệt sâu bọ, côn trùng, và cỏ dại thường xuyên.

Nhưng cũng có nhiều sự lựa chọn khác nếu bạn muốn ít chăm sóc hệ thống sinh học tự nhiên, không cần quá nhiều sự chăm sóc và nuôi dưỡng và điều đó tốt cho bạn và gia đình.

Quay về với những loài cây dại

Trồng những cánh đồng hoa dại trong khu vườn của bạn là một ý kiến hay để giữ mọi thứ tự nhiên và cần ít sự chăm sóc, nhưng nó vẫn duy trì được vẻ đẹp. Việc trồng những loài hoa dại bất tử sẽ mang đến vẻ đẹp trong nhiều năm. Hãy thận trọng, chúng phù hợp để trồng ở những lớp đất thiếu màu mỡ bởi vì điều này giảm sự phát triển của cỏ dại, mặt khác nó hướng đến việc tranh giành sự sống với những cây hoa. Tất nhiên bạn có thể giảm chất dinh dưỡng cho đất bằng cách chuyển lớp đất trên cùng ra khỏi trước khi trồng, nhưng còn có một lựa chọn khác là hoa dại có thể được trồng trong loại đất màu mỡ hơn.

Đây là cách tốt nhất để tránh việc thu thập những hạt giống từ những loài cây dại, điều này ảnh hưởng đến ngân hàng hạt giống tự nhiên. Từ những năm 1930, việc lan rộng của những cánh đồng hoa dại đã cảnh báo sự giảm sút 2% so với mức trước đó. Thay vì bạn tìm nhà cung cấp hạt giống hoa người có thể cho bạn lời khuyên về hạt giống tốt nhất khi trồng trong điều kiện khác nhau tại từng khu vực. Những loài tự nhiên sẽ có sức sống tốt hơn và hỗ trợ cho việc tái tạo thế hệ mới của những loài hoa dại.

Làm bạn với việc trồng cây

Đôi khi chúng ta không thân thiết với hàng xóm và không di chuyển đến các khu vực nơi chúng ta có thể cảm thấy hạnh phúc trong yên bình. Có những bằng chứng cho thấy những loài thực vật có thể cũng cảm nhận như vậy, khi những loài đó tiết ra những chất hóa học độc hại làm hạn chế việc phát triển của những loài thực vật xung quanh, và quá trình đó được gọi là sự cảm nhiễm qua lại.

Ví dụ như những cây óc chó đen tiết ra chất hóa học bằng cách sản sinh những chất hóa học diệt cỏ dại, và chất Juglone.

Chất hóa học nó tiết ra sẽ lan truyền đến các cây khu đất xung quanh, sau đó nó có thể là nguyên nhân dẫn đến việc héo ùa của những cây gần đó và có thể làm chết những thực vật xung quanh. Những loài như bắp cải, cà chua, khoai tây và táo khá nhạy cảm với chất Juglone. Thế nên bạn nên tránh trồng chúng gần những cây óc chó.

Một vài loài thực vật dường như biết đến sự phát triển của những loại thực vật khác. Ví dụ, những loài cây họ đậu phát triển đất đai xung quanh nó nhờ vào vi khuẩn nốt rễ có trong rễ cây của chúng. Loài vi khuẩn này chuyển hóa ni-tơ trong không khí thành một dạng chất có thể hấp thu và có lợi đối với sự phát triển của các loài thực vật xung quanh.

Một vài loài thực vật cũng mang lại lợi ích cho những loài thực vật xung quanh bằng cách tiết ra chất đuổi những côn trùng có hại. Ví dụ, khi bạn trồng hành với cà rốt, hành sẽ ngăn chặn những con ruồi đậu lên cà rốt, hoặc đậu giống Pháp với bắp cải, đậu sẽ tiết ra chất chống côn trùng. Việc trồng xen kẽ các loại cây khác nhau được biết đến như việc trồng trọt chung nếu bạn muốn khu vườn phát triển mạnh mẽ, những loài thực vật lân cận là những thứ bạn cũng muốn thu hoạch.

Những nhà khoa học cũng khám phá những dấu hiệu phát ra từ những loài thực vật bằng những cuộc điều tra các loại cây, khi tấn công bởi sâu bọ, chúng sản sinh ra hương thơm để gây khó chịu cho sâu bọ hoặc thu hút các loài côn trùng khác đồng thời cũng ngăn chặn các loài sâu bọ. Họ bắp cải sản sinh ra chất hóa học hương mù tạc được gọi là isothiocyanate, một chất ngăn chặn các loài côn trùng có hại.

Một vài loài thực vật tiết ra chất hóa học mang hương thơm được gọi là myrtenal, có tác dụng đuổi côn trùng. Myrtenal có mùi gần giống với dứa, nhưng được tìm thấy trong những cây có mùi hương như bạc hà, húng tây, xô thơm, và hương thảo. Bằng việc trồng những loại rau trong khu vườn, bạn sẽ có được nguyên liệu tuyệt vời trong nhà bếp và cách chống lại sâu bọ một cách tự nhiên.

Sự thụ phấn nhờ vào những chú ong

Những bông hoa dại cũng có ích cho việc thụ phấn khi chúng giúp giảm số lượng những con ong. Việc trồng nhiều loài thực vật khác nhau sẽ giúp tăng cường khả năng sản sinh phấn hoa và mật và việc những loài hoa có nhiều cánh sẽ làm cản trở việc thụ phấn và nó sẽ ảnh hưởng xấu đến hệ thống sinh thái.

Đừng nghĩ rằng những chú ong là những con côn trùng trong khu vườn của bạn, hãy ngồi xuống và xem quá trình thụ phấn. Bạn sẽ quan sát một vài hành vi của những chú ong bằng cách xem xét những nơi chứa phấn hoa của các loài hoa khác nhau để gia tăng việc tiết phấn hoa- một quá trình thụ phấn hoặc phát tán phấn hoa.

Nó là quá trình những con ong nhỏ và ong nghệ phải học, khi chúng cần giữ chặt lấy bộ phận giữ phấn hoa và di chuyển nhanh chóng bằng cánh để sản sinh ra sự chuyển động cao và to hơn khi bay. Khi chuyển động đúng chúng sẽ tạo ra phấn hoa. Những loài hoa phục vụ cho việc thụ phấn như khoai tây và hoa cà chua.

Việc trồng khu vườn tự nhiên không chỉ tốt cho môi trường mà còn là cách để ít chăm sóc và thư giản cho bạn. Bên cạnh đó, khi khu vườn phát triển qua từng ngày, bạn sẽ có nhiều thời gian để ngồi ngắm và học cách chăm sóc thiên nhiên xung quanh bạn.

Thực vật hạt kín hai lá mầm giúp ngăn sức nóng toàn cầu ảnh hưởng đến thu hoạch.

Chắc chắn rằng loài thực vật thuộc họ Phiên hạnh có thể trở thành vũ khí tuyệt vời trong cuộc chiến chống lại thay đổi khí hậu, điều này gây hại đến các khu vực dùng nhiên liệu sinh học trong quá trình thu hoạch. Nhà sinh hóa và sinh học phân tử John Cushman tại đại học Nevada, Reno sẽ vẽ gen mô phỏng của loài thực vật thuộc họ Phiên hạnh. Điều này giúp tìm ra phương pháp tốt hơn cho phép năng lượng sinh học trong việc giải quyết vấn đề nồng độ muối trong đất và hạn hán.

Phòng thí nghiệm của Sushma đang nghiên cứu về chức năng của gen về quá trình trao đổi chất axit crassulacean hoặc CAM, cách giữ nước khi quang hợp giúp cây sống theo mùa trong khí hậu khô cằn hoặc cung cấp nước không liên tục. Viện ghép gen đã chọn nghiên cứu của Cushman với loài thực vật Phiên hạnh như một trong 37 dự án trong chương trình Khoa học cộng đồng. Viện tổ chức cuộc thi Khoa học cộng đồng giữa các nhà nghiên cứu nhằm khám phá các cách giải quyết về các thách thức năng lượng và môi trường. Mục tiêu của chương trình gen thực vật là tạo ra những hình ảnh mô tả về gen cho những đợt thu hoạch điều này quan trọng đối với nguồn năng lượng sinh học dự trữ’ Cushman cho biết. ‘Tuy nhiên những loài được chọn cũng bao gồm những mẫu thực vật phát triển nhanh chóng và dễ dàng nghiên cứu để cải tiến việc hiểu rõ về chức năng gen’.

Mục tiêu của việc nghiên cứu trong phòng thí nghiệm của Cushman là hiểu áp lực của môi trường và kiểm soát đồng hồ sinh học đối với quang hợp CAM như thế nào. Những thành viên của phòng thí nghiệm thực hiện việc tương tác transcriptome, proteome và metabolome sử dụng để phân tích các cây thuộc họ Phiên Hạnh, điều này giúp nó có thể sống sót ở môi trường khắc nghiệt.

‘Nó thực sự đơn giản’Cushman cho biết. ‘Chúng ta thở ra khí CO2 và các khí nhà kính khác vào không khí và nhiệt độ trung bình xung quanh tăng lên. Nhiều hơi nóng sẽ dẫn đến khả năng đất khô cằn tăng lên và mất nước nên không khí nên lạnh để giảm khả năng hạn hán. Vậy nên một trong những dự đoán về việc trái đất nóng dần lên là do sức nóng này. Chúng ta sẽ cần phát triển nhiều loài thực vật có khả năng chịu hạn hán trong tương lai’.

Họ phiên hạnh, bắt nguồn từ vùng Namibia sa mạc tại châu Phi, quan trọng hơn là những loài thực vật đầu tiên được báo cáo có thể chuyển từ quang hợp C3 (xảy ra suốt ngày) sang quang hợp CAM (xảy ra vào buổi tối) theo lượng muối hoặc xử lí quá trình thiếu nước. Những cây có quá trình quang hợp CAM cần lượng nước gấp 5-6 lần so với loại quang hợp C3.

‘Chúng ta sẽ lên danh sách những mẫu gen để biết chính xác những gen nào quan trọng đối với quá trình quang hợp CAM, và tại sao loài phiên hạnh là  loài thực vật quan trọng mà DOE quan tâm’ Cushman cho biết. ‘Vì vậy hiện nay chúng ta có thể mang gen của họ phiên hạnh nghiên cứu lại và so sánh chúng với việc quang hợp C3 của giống lúa và lúa mì hoặc năng lượng sinh học rừng, điều này giúp chúng ta sử dụng nước một cách hiệu quả.’

Dự án của Cusman đang tiến hành, ông cho biết nó mất khoảng vài năm để hiểu hoàn toàn những loài thực vật chống lại hạn hán và nhiệt độ như thế nào, và nghiên cứu có thể cải tiến xăng sinh học và an toàn trong việc thu hoạch cây trồng. Việc hợp tác trong dự án với Viện ghép Gen sẽ cung cấp việc tiếp cận các nguồn lực và những cơ sở vật chất cho phòng thí nghiệm của ông để tiếp tục quá trình nghiên cứu.

Những dự án CSP mới được chọn thông qua quá trình xem sơ lược, những thí nghiệm, khả năng phân tích của JGI và xây dựng hồ sơ của họ trong những lĩnh vực chủ chốt bao gồm việc sản xuất năng lượng sinh học, mô thực vật và thực địa’ Susannah Tringe, Bộ phận chương trình người dùng JGI DOE, cho biết trong hồ sơ Khoa học cộng đồng 2017.

‘Dự án của chúng tôi và dự án CSP của cộng sự chúng tôi tại phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge và trường đại học Liverpool, và Newcastle tại Anh trên mẫu thực vật CAM được gọi là Kalanchoe, còn được biết đến với tên CAM’ Cushman cho biết. ‘CAM tồn tại trên hơn 60% các loài thực vật thuộc 36 họ thực vật, nó gần như là tập tính sinh học để thích nghi môi trường.’

Cushman nhận bằng đại học từ cao đẳng Ursinus tại Collegeville, Pennsylvania, và bằng Thạc sĩ và Tiến sĩ từ đại học Rutgers, New Brunswick, New Jersey. Ông dạy học tại đại học Nevada từ 2000, và lập quỹ giáo sư tại trường Nông nghiệp, công nghệ sinh học và nguồn tự nhiên, và được biết đến với vai trò giám đốc chường trình Thạc sĩ Hóa sinh. Ông được ghi tên vào những nhà nghiên cứu của năm bởi hệ thống giáo dục cao học Nevada.

Cushman đang hướng đến Nông nghiệp tại những vùng đất khô cằn của các trường cao đẳng để sản xuất thu hoạch trong điều kiện đất khô hạn bằng việc phát triển hệ thống sản xuất nông nghiệp, cải thiện hiệu quả những nguồn không tái tạo được và tương tác nơi phù hợp, vòng sinh học tự nhiên và kiểm soát khí hậu và sản xuất – liên quan đến những thách thức thực phẩm và chất xơ đảm bảo an toàn cho những thế hệ tương lai.

Những kỹ sư thiết kế ‘Cây trên vi mạch’: thiết bị dẫn vi mạch sinh ra năng lượng nước

Cây và các loài thực vật khác từ rừng sâu đến các loài hoa dại đều lấy nguồn nước từ tự nhiên. Chúng bơm nước từ rễ đi nuôi lá và lấy đường từ lá sản sinh ra chuyển về rễ. Dòng chảy các chất dinh dưỡng truyền xuống thông qua hệ thống mô được gọi là libe và mạch gỗ, được bao bọc với nhau trong các ống dẫn song song nhau.

Ngày nay, các kỹ sư tại MIT và đồng sự của họ đã thiết kế thiết bị kênh dẫn vi mạch gọi là ‘Cây trên vi mạch’ mô phỏng quá trình bơm nước, chất dinh dưỡng của cây và thực vật. Giống với bản sao tự nhiên, vi mạch hoạt động một cách thụ động, không có những bộ phận di chuyển hoặc bơm từ bên ngoài. Nó có thể bơm nước và đường thông qua vi mạch với tốc độ chảy ổn định trong vài ngày. Kết quả được đăng tải trên tạp chí Thực vật tự nhiên trong tuần này.

Anette “Peko” Hosoi, tiến sĩ và cũng là trưởng khoa Kỹ sư cơ khí tại đại học MIT cho biết sẽ tạo ra những con chíp bơm nước cho những rô-bốt cỡ nhỏ. Kỹ sư trong nhóm có thể giúp rô-bốt chuyển động nhờ vào máy bơm giá rẻ và hoạt động chuyển hóa đường.

‘Mục đích của công việc này là làm đơn giản hóa và chế tạo tương tự hệ thống tự nhiên’ Hosoi cho biết. ‘Nó dễ dàng thêm lá và thanh gỗ của cây. Trong thiết bị siêu nhỏ này, mọi việc trở nên phức tạp từ việc sản xuất, tương tác, và thúc đẩy. Nếu chúng ta có thể xây dựng những tòa nhà rẻ và đơn giản hóa điều này rất thú vị. Tôi nghĩ những chiếc máy bơm là bước tiến trong hướng đi đó’

Đồng tác giả của Hosoi trên sách là tác giả Jean Comtet, cựu sinh viên cao học tại MIT chuyên ngành Kỹ sư cơ khí, Kaare Jensen thuộc trường đại học kỹ thuật Đan Mạch và Robert Turgeon và Abraham Stroock cả hai học tại đại học Cornell.

Xi lanh bơm nước.

Nhóm phát triển cây – công việc truyền cảm ứng phát triển vượt ra khỏi phạm vi dự án về việc sản xuất rô bốt cung cấp nước bởi những chiếc máy bơm nước.  Hosoi đã rất hứng thú với việc thiết kế những con rô-bốt bơm nước với kích thước nhỏ, nó hoạt động hệt như những con rô bốt loại lớn như Big Dog của Boston Dynamic, 4 chân, loài Saint Bernard- kích thước rô bốt hoạt động và thích ứng địa hình, hoạt động nhờ vào bơm nước.

‘Đối với các hệ thống nhỏ, nó thường đắt đỏ để sản xuất những mảnh ghép nhỏ’ Hosoi cho biết. ‘Nên chúng tôi nghĩ rằng điều gì xảy ra nếu chúng ta làm một hệ thống nước kích thước nhỏ có thể tích hợp và hoạt động với công xuất lớn mà không di chuyển bất kì bộ phận nào?’ Và sau đó chúng tôi đã hỏi ‘Có bất kì thứ gì làm điều này trong tự nhiên chứ? Những cái cây đã làm nên điều đó’.

Hiểu một cách nôm na giữa những nhà sinh vật học cho rằng sức đẩy của nước hình thành bởi sức ép bề mặt lên những mạch gỗ của cây, sau đó khuếch tán thông qua việc thẩm thấu của màng thực vật và xuống mạch của Libe chứa đường và các chất dinh dưỡng khác.

Có nhiều đường hơn trong Phibe, nhiều nước hơn từ mạch gỗ đến Phibe để cân bằng lượng đường trong nước, quá trình thụ động này được biết với tên osmosis. Kết quả nước chảy đưa dinh dưỡng xuống rễ. Những cái cây và thực vật duy trì quá trình bơm nước từ rễ.

‘Mô hình đơn giản này của mạch gỗ và Phibe được biết đến qua hàng thập kỷ nay’ Hosoi cho biết. ‘Từ quan điểm khách quan, điều này thực sự có ý nghĩa. Nhưng khi bạn thực sự chạy theo các số liệu, bạn làm mô hình đơn giản này không còn dòng chảy đều đặn’

Thực tế, những kỹ sư trước đây đã cố gắng thiết kế những chiếc máy bơm nước cho cây, những bộ phận được mô phỏng dựa trên mạch gỗ và Libe. Tuy nhiên họ nhận thấy rằng những mô hình nhanh chóng dừng lại sau vài phút hoạt động.

Comtet là sinh viên của Hosoi – người xác định bộ phận quan trọng thứ 3 trong hệ thống bơm nước cho cây: lá cây sản sinh ra đường thông qua sự quang hợp. Mô hình của Comtet bao gồm đường chuyển hóa từ lá đến Libe của cây, tăng cường lượng đường trong nước, nó duy trì áp lực nước, chất dinh dưỡng vận chuyển xuyên suốt cây.

Đường chảy trong mạch cây

Với lý thuyết của Comtet, Hosoi và nhóm của cô đã thiết kế cây trên vi mạch, một cái máy bơm nước cực nhỏ mô phỏng mạch gỗ của cây, Libe, và quan trọng nhất là những chiếc lá sản sinh ra đường.

Để tạo nên con chip, những nhà nghiên cứu kẹp chúng với nhau thành 2 lớp nhựa trong qua đó họ luồng những nhánh mạch gỗ và Libe.

Chúng lấp đầy mạch gỗ và Libe với nước và đường, sau đó tách 2 đường ống dẫn với vật chất bán thẩm thấu mô phỏng màng tế bào giữa mạch gỗ và Libe. Chúng sắp xếp màng tế bào khác trên những khe chứa Libe và đường từ lá cây chuyển đến mạch gỗ. Họ gắn vi mạch vào trong ống, dẫn nước từ bể đến con chip.

Với cách cài đặt đơn giản, con chip có thể bơm nước thụ động từ hồ thông qua con chíp và đi ra vại với tốc độ ổn định trong vài ngày, đối lập với những thiết kế trước chỉ bơm trong vài phút.

‘Nhanh nhất có thể chúng ta cho đường vào máy, chúng ta cho nó hoạt động từ ngày này sang ngày khác với tốc độ không đổi’ Hosoi cho biết. ‘Đó là chính xác những gì chúng ta cần. Chúng ta muốn thiết bị có thể thực sự đặt trong rô bốt’

Hosoi tưởng tượng rằng máy bơm cây trên vi mạch có thể được thiết kế và sản xuất thành một con rô-bốt nhỏ với sự chuyển động bằng sức ép của  nước mà không yêu cầu bơm chủ động.

‘Nếu bạn thiết kế nên con rô-bốt bằng cách thông minh, bạn có thể hoàn toàn chuyển hóa đường và hãy thực hiện nào’ Hosoi nói.

Những kỹ năng đặc biệt nào cần để trở thành một bác sĩ thú y?

Con đường để có  tấm bằng tiến sĩ ngành Bác sĩ thú y không phải dễ dàng. Việc chuẩn bị từ trung học và tiếp tục con đường học vấn từ cao đẳng và tốt nghiệp tại trường dạy thú y. Những học sinh trung học có niềm đam mê với ngành thú y nên theo học các chương trình dự bị tại cao đẳng. Những môn học bao gồm tiếng Anh, toán, và khoa học sẽ giúp ích cho việc nộp đơn vào các trường cao đẳng. Tuy nhiên, không chỉ học lý thuyết mà những kỹ năng cũng cần thiết để quyết định một bác sĩ thú y giỏi hay không.

Niềm đam mê với động vật

Kỹ năng quan trọng nhất là niềm đam mê, đảm bảo chăm sóc và đối xử tốt với động vật. Những bác sĩ thú y không chỉ chữa trị cho chó và mèo, họ cũng phải chăm sóc các loài động vật và thú cưng khác để giúp chúng luôn trong trạng thái vui vẻ và khỏe mạnh. Những bác sĩ thú y phải luôn tìm tòi về các loài vật khác nhau, như gia súc, gia cầm và các loài động vật rừng.

Năng lực và trình độ

Tất cả các bác sĩ thú y cần có giỏi trong lĩnh vực toán, khoa học, ngôn ngữ, nghiên cứu và cập nhật kiến thức thường xuyên. Họ cần duy trì việc cập nhật những phát triển khoa học một cách nhanh chóng để biết và hiểu những thông tin về giấy tờ và thuốc các loại, và cách dùng chúng như thế nào là thích hợp với từng loài động vật. Họ phải kiên trì tiếp tục con đường học vấn và dự các buổi hội thảo chuyên sâu. Bên cạnh đó, họ cũng cần đọc những bài báo về thú y để hiểu lợi ích của các loại thuốc mới và gặp những nhà đại diện của các công ty – những người cung cấp các trang thiết bị y tế tối tân cho phòng khám

Kỹ năng kinh doanh

Bác sĩ thú y học qua các môn về dịch vụ trong kinh doanh để cung cấp dịch vụ chăm sóc sức khỏe cho động vật. Trong việc chăm sóc chó và mèo, chủ cần phải mang vật nuôi đến văn phòng. Nếu bạn trở thành bác sĩ thú y cho các loài gia súc, gia cầm, hay các loài vật tại sở thú, bạn phải đến tận nơi để khám và chữa trị. Những trường hợp ngoại lệ như động vật cần phẫu thuật hay theo dõi một thời gian dài để có các điều trị thích hợp. Chúng có thể phải ở tại phòng khám một thời gian ngắn nếu bác sĩ thú y yêu cầu chủ hoặc người trông nom để chúng lại. Giống như những ngành nghề kinh doanh khác, phòng khám cần có khu văn phòng, nhân viên sắp xếp lịch hẹn. Nơi đó có phòng chờ, phòng khám tổng quát, thiết bị, nơi cung cấp thuốc men, và nơi chữa trị. Những dịch vụ gồm phí xếp lịch hẹn, hóa đơn cho dịch vụ đi kèm, và hệ thống kế toán ghi chép lại những thanh toán từ khách hàng. Điều còn lại giúp hoạt động thành công là bác sĩ thú y phải hiểu và biết cách điều trị cho chúng.

Kỹ năng tương tác ứng xử

Hầu hết mỗi loài động vật đều được chăm sóc bởi bác sĩ thú y như một người chủ. Nó có thể là mèo, chó, chim, hay bất kì loài thú nuôi nào, những người chủ là người thanh toán tiền cho chúng khi đến bác sĩ thú y. Kỹ năng giao tiếp và tương tác tốt với khách hàng là cần thiết khi chăm sóc thú cưng của họ. Những vị khách cần được biết những hướng dẫn về lịch chích ngừa định kì, hướng dẫn cách cho ăn, và các thủ tục thuốc men phù hợp. Đáng buồn thay khi các loài động vật quá già hoặc bệnh quá nhiều họ sẽ không còn chữa trị được, bác sĩ thú y phải khuyên khách hàng rằng con vật yêu quý của họ đến lúc phải ra đi. Cái chết không đau đớn là một quyết định khó khăn cho chủ của chúng, bác sĩ thú y và những thành viên khác cần tỏ ra thông cảm với khách hàng khi họ mất đi vật nuôi.