Ľudské telo - samoliečenie

Samoregeneračné schopnosti tiel živých organizmov sú skutočne pôsobivé.

Stalo sa vám niekedy, že sa vám rozbila hračka alebo ste si všimli dieru na ceste? Možno ste zaregistrovali, že keď si zlomíte kosť alebo sa porežete, vaše telo sa dokáže postupne opraviť samo (dezinfekcia či dlaha mu v tom iba pomôže).

Čo keby veci, ktoré ľudia vyrábajú – hračky, autá, cesty, mosty atď. – nemuseli čakať, kým ich niekto opraví, ale mohli by sa pri poškodení opraviť samé, rovnako ako to vedia naše telá?

Musíte sa na to vopred pripraviť. Niekoľko týždňov/mesiacov (závisí od veľkosti rany) pred demonštráciou odrežte v triede malý konár (list) izbovej rastliny. Pokus môžete samozrejme vhodne modifikovať použitím stromu alebo kríka v blízkosti školy alebo ak nájdete poranenie rastliny, ktoré sa už zahojilo.

1. Potom odrežeme podobnú vetvičku pred žiakmi a spýtame sa ich, čo si myslia, že sa stane s tým zranením.
2. So žiakmi pozorujeme a porovnáme čerstvé a už zahojené rany na rastline. Spoločne o tom diskutujeme. K čomu došlo na mieste poranenia? Ako je táto schopnosť pre rastlinu užitočná? Čo sa bude diať ďalej? Vyrastie náhradná vetvička (list)? Atď.
3. Spýtajte sa žiakov, či majú na koži nejaké rezné rany alebo jazvy, a nechajte ich, aby si ich vzájomne ukázali, prezreli a komentovali.
4. Ďalej vyberte kus stavebného materiálu, napríklad kúsok tehly. Vyberte medzi študentmi jedného dobrovoľníka, ktorý tehlu rozbije kladivom.
5. Spýtajte sa študentov, čo sa stane s tehlou v najbližších dňoch? Odpoveď je jasná, a tak sa pýtame ďalej, či by chceli budovy, cesty alebo hračky, ktoré by sa mohli samé „liečiť“ tak, ako to dokáže živá príroda? Ako by to mohlo byť napríklad užitočné?

Ako to, že sa živé organizmy dokážu samé opraviť? A ako to vlastne robia? Je reálne, aby sa nimi ľudia inšpirovali napríklad pri vývoji moderných stavebných materiálov?

U živých organizmov nie je sídlom múdrosti iba mozog, ale každá časť ich tela. Celé naše telo je napríklad plné rôznych receptorov, ktoré neustále zaznamenávajú, čo sa s nami deje. Každé drobné poranenie je teda odhalené a okamžite začína proces nápravy.

Každý asi zažil situáciu, keď sa porezal a rana sa mu postupne sama zahojila. Pre takýto proces opravy má telo rôzne špecializované bunky, ktoré pracujú ako dobre zohratý tím, ktorý sa strieda vo svojich akciách na opravu tela. Časť tohto tímu má za úlohu zabrániť prietoku krvi upchatím rozbitých ciev. Časť tímu odstraňuje poškodené bunky a tkanivá, ďalšia jednotka posiela na miesto obrancov, aby zabránili infekcii. Ďalšia jednotka začne spájať narušené miesto atď., pokiaľ nie je hojenie dokončené.

Podrobnejšie vysvetlenie

Trochu podrobnejšie môžeme opísať priebeh hojenia, ku ktorému dochádza po zlomení kosti. V tele taká situácia spustí alarm, ktorý vyvolá sériu krokov, ktoré vedú k uzdraveniu. Nižšie uvedený text popisuje jednotlivé kroky, na ktorých sa zúčastňujú rôzne špecializované bunky tela. Je neuveriteľné, ako telo dokáže dokonale koordinovať celý tento zložitý proces:

„Počas niekoľkých hodín po zlomenine sa okolo zlomenej kosti vytvorí krvná zrazenina,  obsahujúca špeciálne imunitné bunky, ktoré odstraňujú úlomky kostí a akékoľvek nežiaduce mikróby, ktoré sa do miesta dostanú. Ďalej sa vytvorí mäkký ochranný kalus. Potom prichádza čas pre špeciálne bunky schopné produkovať kostnú hmotu. Tie ukladajú kryštály vápnika a fosfátu do mäkkého väzivového lôžka, a tým vytvárajú nové kostné tkanivo. Pritom sa spolu všetky typy buniek dokážu neuveriteľne efektívne koordinovať. Nakoniec bunky vyčistia a odstránia akékoľvek nežiaduce kostné tkanivo okolo miesta zlomeniny, kým opravená kosť nezíska tvar podobný jej vzhľadu pred zranením.“ (Zdroj: Ask Nature)

Samoliečebné mechanizmy živých organizmov sa vyvíjali po nepredstaviteľne dlhú dobu, a vďaka tomu sú takmer dokonalé. U ľudských stavieb je to iné. Ak by sa ľudia v tomto ohľade dokázali inšpirovať prírodou, prinieslo by to neuveriteľnú úsporu peňazí, materiálov i energií a mnohonásobne by to tiež zvýšilo bezpečnosť budov. Mimochodom, tušíte, ako asi dlho vydrží cesta vedúca k vašej škole (omietka na vašej škole atď.) bez opráv?

Pozrime sa na jeden ukážkový príklad: betón sa môže zdať ako nesmrteľný materiál, ale opak je pravdou. Postupne sa v ňom objavujú drobné mikrotrhlinky, ktoré sa potom ďalej zväčšujú (vplyv vody, striedania teplôt či iných klimatických vplyvov), až sa betón úplne rozpadne. Vedci sa v posledných rokoch inšpirovali prírodou a jej samoliečebnými schopnosťami na vývoj tzv. „samoliečivého betónu“. Ten si vďaka pridaniu baktérií dokáže opraviť vlastné praskliny. Mikroorganizmy, ktoré v prasklinách ožijú, totiž dychtivo absorbujú svetlo a produkujú uhličitan vápenatý, ktorý postupne vypĺňa medzery v betóne. Životnosť takéhoto materiálu je tak mnohonásobne dlhšia (Samoregeneračný betón sa začína predávať v Spojenom kráľovstve).

Ďalším užitočným vynálezom je spôsob opravy netesných potrubí, ktorý napodobňuje spôsob, akým krvné doštičky utesňujú otvory v poškodenej cieve. Zdroj: Ask Nature

Možné prepojenia na učebnú metodiku STEAM:

• Biológia, chémia, medicína: štúdium stavby živých organizmov od buniek, cez tkanivá, systémy, jedincov až po spoločenstvá. Skúmanie a pochopenie vzťahu medzi štruktúrou a funkciou. Štúdium adaptácie živých organizmov v reakcii na ich životné potreby ako aj na ich životné prostredie. Analyzovanie výhod a nevýhod rôznych adaptácií. Skúmanie evolučných súvislostí.
• Matematika, fyzika, chémia: Efektívne algoritmy. Biochemické procesy.
• Udržateľnosť, ekológia: Rýchla reakcia na zmeny. Využitie schopnosti regenerácie v udržateľných systémoch.
• Pochopenie použitej sekvencie, výberu a opakovania v programoch.
• Použitie logického uvažovania na vysvetlenie, ako fungujú jednoduché algoritmy.
• Bioinžinierstvo, biotechnológia: navrhovanie materiálov, štruktúr a systémov, napodobňujúcich stavbu tiel a tkanív živých organizmov.
• Vytváranie hypotéz a ich overovanie jednoduchými pokusmi a pozorovaniami.
• Vyhľadávanie, interpretácia a použitie vedeckých dôkazov na zodpovedanie otázok.
• Aplikácia učením objavených skutočností na problémy reálneho sveta.

• Spomeniete si na príklad, kedy sa vaše telo dokázalo samo zahojiť (opraviť)?
• Poznáte rekordéra z prírody, ktorý má jedinečné samoliečebné či samoregeneračné schopnosti?
• Ak sa ľahko poškriabete, ako dlho trvá, kým sa rana zahojí? Od čoho ten čas závisí?

• Ďalšie informácie o tom, ako sa kosti hojia samy. (Bones heal themeselves)
• Samoregeneračný betón je inšpirovaný prírodou. (Self-healing concrete)