Mere end et halvt århundrede, efter at den ramte hylder, forbliver den ydmyge Lego-mursten et vildt vellykket legetøj takket være byggestenens alsidighed såvel som flere licensaftaler i det sidste årti (som senest katapulterede virksomheden over Mattel for at gøre det verdens bedste legetøjsmaskine).
Men Lego-klodser har også lejlighedsvis fundet vej ind i laboratorier som værktøjer til videnskabelig forskning. Et team fra University of Cambridge, for eksempel, brugte murstenene til at bygge syntetiske knogler.
Nu har forskere ved Iowa State University henvendt sig til gennemsigtige Lego-klodser som en ny, billig måde at studere plantevækst på. Værket, der for nylig blev offentliggjort i tidsskriftet PLOS One, argumenterer for, at murstenene kan bruges til at skabe meget præcise centimeter-skala-systemer med kemiske gradienter for at studere, hvordan kemiske ændringer påvirker rodvækst.
At forstå, hvordan kemiske og miljømæssige ændringer påvirker plantens rodvækst, kan øge afgrøderne og give os en bedre forståelse af, hvordan visse afgrøder vil reagere på klimaændringer.
Ludovico Cademartiri, en adjunkt i materialevidenskab og teknik ved Iowa State University og en medforfatter af papiret, fortalte Smithsonian.com, at ideen om at bruge Legos kom ud af en brainstorming session, der blev gnistet af, hvor overraskende lidt vides om vejen planter reagerer på miljøændringer.
”Der er en voksende enighed om, at det er et af de vigtigste områder, der har behov for udvikling inden for plantevidenskab og Agronomi, ” siger Cademartiri. ”Hvis vi ønsker at forbedre vores afgrødeudbytte, er vi nødt til at lære, hvordan planter reagerer på meget komplekse miljømæssige signaler.”
Han siger, at grunden til, at vi endnu ikke ved mere om emnet, delvis er på grund af manglen på tilgængelige værktøjer til disse præcise slags eksperimenter. Teknikker på højt niveau har længe eksisteret for at studere små enkelt- eller flercellede organismer, men planter udgør et problem, idet de starter små og bliver meget større gennem studietiden. Drivhuse fungerer godt til store undersøgelser, der kræver, at alle planter har et homogent ydre miljø (det samme niveau af varme og fugtighed, f.eks. Blandt andre faktorer). Men forestil dig et planteeksperiment, hvor forskere muligvis har brug for at oprette 100 planter i 100 forskellige kontrollerede miljøer, både over og under jordniveauet, med hver opsætning, der giver plads nok til, at planten kan vokse, og du begynder at få en fornemmelse af problem.
Eksisterende mikrofluidiske teknologier tillader forskere som molekylærbiologer at kontrollere testmiljøer med en nøjagtighed af en milliontedel af en meter, men disse systemer kan være meget vanskelige og dyre at opskalere til planteundersøgelser.
Gennemsigtig Lego-klodser er et lykkeligt medium, idet de er overkommelige, men skaber miljøer, der er præcise nok til seriøs undersøgelse, som Cademartiri og hans team lærte, da de begyndte at undersøge ideen.
Forskerne valgte off-the-shelf hylde Lego-stykker, som kan købes individuelt direkte fra Legos websted, lægge dem i en autoklav til sterilisering og derefter bruges stykkerne til at bygge rektangulære containere til at holde gelen eller anden jorderstatning. Beholderne kan bygges i forskellige størrelser for at rumme forskellige plantestørrelser eller rodtyper. Når et eksperiment er forbi, kan brikkerne nedbrydes, renses og bruges igen.
Doktorand Kara Lind, en anden forfatter af undersøgelsen, arbejdede på måder at sikre, at Lego-klodser kunne indeholde de gennemsigtige geler, der bruges som jorderstatninger, så forskere let kan se rodændringer, rapporterede Iowa State News Service. Hun udarbejdede også måder at skabe specifikke kemiske gradienter i strukturerne, for at se, hvordan planter reagerer på forskellige kemikalier, hvad enten det er toksiner eller næringsstoffer.
Resultatet: ”Det viste sig, at Lego klarede sig meget bedre, end vi troede af et par grunde, ” siger Cademartiri.
For det første er en "gennemsigtig Lego lavet af polycarbonat, så det betyder, at den kan steriliseres, hvilket gør det ideelt egnet til biologisk arbejde." Mursten er også kemisk inert, så de reagerer ikke med omgivende materialer og potentielt ødelægge eksperimenter.
Holdet sigter mod at fortsætte med at udvikle Legos som en platform og værktøjssæt til seriøs planteundersøgelse i håb om, at andre forskere finder de ikoniske klodser nyttige i deres egen forskning.
Cademartiri siger, at det er for tidligt at fortælle i hvilket omfang forskere vil eller ikke vil tage Legos til plantestudie, men han er optimistisk. Lærere har længe brugt Legos i klasseværelserne, og virksomhedens Mindstorms-robotiklinie, bortset fra at blive brugt til at hjælpe med at opbygge kunstige knogler, er også blevet brugt af forskere ved University of Vermont til at skabe robotter, der ændrer deres form for at "lære" hvordan man gå. Så det er i det mindste sandsynligt, at Lego-klodser fortsat finder et lejlighedsvis hjem i forskningslaboratorier såvel som legetøjskassen.
”Det, vi gjorde, var at tvinge os selv til at skabe de enkleste, billigste, mest praktiske og dygtige værktøjer, som vi kunne udtænke, ” siger Cademartiri. ”Så vi håber, at andre forskere finder dem nyttige, og vi tror, at de vil.”
