Hakiranje prirode

Priroda nas sama može naučiti kako ući u prirodu, poput pčela, za koje su Mark Mescher i Consuelo De Moraes iz ETH u Zürichu primijetili da stručno grickaju lišće kako bi "potaknuli" biljke na cvjetanje.

Zanimljivo je da su pokušaji repliciranja ovih tretmana kukcima našim metodama bili neuspješni, a znanstvenici se sada pitaju krije li tajna učinkovitog oštećenja lišća kukcima u jedinstvenom obrascu koji koriste, ili možda u unosu nekih tvari od strane pčela. Na drugima biohacking polja međutim, ide nam sve bolje.

Na primjer, inženjeri su nedavno otkrili kako pretvoriti špinat u senzorne sustave okolišašto vas može upozoriti na prisutnost eksploziva. Godine 2016., kemijski inženjer Ming Hao Wong i njegov tim na MIT-u presađivali su ugljične nanocijevi u listove špinata. Tragovi eksplozivakoje je biljka apsorbirala kroz zrak ili podzemnu vodu, napravile su nanocijevi emitiraju fluorescentni signal. Za snimanje takvog signala iz tvornice, mala infracrvena kamera bila je usmjerena na list i pričvršćena na Raspberry Pi čip. Kada je kamera detektirala signal, pokrenula je upozorenje e-poštom. Nakon što je razvio nanosenzore u špinatu, Wong je počeo razvijati druge aplikacije za tehnologiju, posebno u poljoprivredi kako bi upozorio na sušu ili štetočine.

fenomen bioluminiscencije, na primjer. u lignjama, meduzama i drugim morskim stvorenjima. Francuska dizajnerica Sandra Rey predstavlja bioluminiscenciju kao prirodan način osvjetljenja, odnosno stvaranje "živih" lampiona koji emitiraju svjetlost bez struje (2). Ray je osnivač i izvršni direktor Glowee, tvrtke za bioluminiscentnu rasvjetu. Predviđa da će jednog dana moći zamijeniti konvencionalnu električnu uličnu rasvjetu.

2. Glowee vizualizacija rasvjete

Za proizvodnju svjetla, Glowee tehničari uključuju gen bioluminiscencije dobivene iz havajske sipe u bakteriju E. coli, a zatim uzgajaju te bakterije. Programiranjem DNK, inženjeri mogu kontrolirati boju svjetla kada se gasi i pali, kao i mnoge druge modifikacije. O ovim bakterijama očito se treba brinuti i hraniti ih kako bi ostale žive i blistave, stoga tvrtka radi na tome da svjetlo ostane duže upaljeno. U ovom trenutku, kaže Rey u Wiredu, imaju jedan sustav koji radi šest dana. Trenutni ograničeni vijek trajanja uređaja znači da su trenutno uglavnom prikladni za događaje ili festivale.

Kućni ljubimci s elektroničkim ruksacima

Možete promatrati kukce i pokušati ih oponašati. Također ih možete pokušati "hakirati" i koristiti kao... minijaturni dronovi. Bumbari su opremljeni "ruksacima" sa senzorima, poput onih koje farmeri koriste za praćenje svojih polja (3). Problem s mikrodronima je snaga. Kod insekata takvog problema nema. Neumorno lete. Inženjeri su svoju "prtljagu" natovarili senzorima, memorijom za pohranu podataka, prijemnicima za praćenje lokacije i baterijama za napajanje elektronike (odnosno puno manjeg kapaciteta) - sve težine 102 miligrama. Dok kukci obavljaju svoje dnevne aktivnosti, senzori mjere temperaturu i vlagu, a njihov se položaj prati pomoću radio signala. Nakon povratka u košnicu, preuzimaju se podaci i bežično se puni baterija. Tim znanstvenika svoju tehnologiju naziva Living IoT.

3. Live IoT, koji je bumbar s elektroničkim sustavom na leđima

Zoolog na Institutu za ornitologiju Max Planck. Martin Wikelski odlučio testirati popularno uvjerenje da životinje imaju urođenu sposobnost osjetiti nadolazeće katastrofe. Wikelski vodi međunarodni projekt otkrivanja životinja, ICARUS. Autor dizajna i istraživanja stekao je slavu kada je priložio GPS svjetionici životinje (4), velike i male, radi proučavanja utjecaja pojava na njihovo ponašanje. Znanstvenici su, između ostalog, pokazali da povećana prisutnost bijelih roda može ukazivati ​​na najezdu skakavaca, a mjesto i tjelesna temperatura pataka divljaca mogu ukazivati ​​na širenje ptičje gripe među ljudima.

4. Martin Wikelski i roda odašiljač

Sada Wikelski koristi koze kako bi otkrio postoji li nešto u drevnim teorijama što životinje "znaju" o nadolazećim potresima i vulkanskim erupcijama. Neposredno nakon masivnog potresa u Norciji 2016. u Italiji, Wikelski je ogrlio stoku u blizini epicentra kako bi vidio jesu li se ponašale drugačije prije potresa. Svaki ovratnik sadržavao je oboje GPS uređaj za praćenjepoput akcelerometra.

Kasnije je objasnio da je takvim non-stop praćenjem moguće identificirati "normalno" ponašanje i potom tražiti abnormalnosti. Wikelski i njegov tim primijetili su da su životinje povećale svoje ubrzanje u satima prije nego što je pogodio potres. Promatrao je "razdoblja upozorenja" od 2 do 18 sati, ovisno o udaljenosti od epicentra. Wikelski prijavljuje patent za sustav upozorenja na katastrofu koji se temelji na kolektivnom ponašanju životinja u odnosu na početnu vrijednost.

Poboljšati učinkovitost fotosinteze

Zemlja živi jer sadi po cijelom svijetu oslobađaju kisik kao nusprodukt fotosintezea neke od njih postaju dodatna hranjiva hrana. Međutim, fotosinteza je nesavršena, unatoč milijunima godina evolucije. Istraživači sa Sveučilišta Illinois započeli su rad na ispravljanju nedostataka u fotosintezi, za koju vjeruju da bi mogla povećati prinos usjeva i do 40 posto.

Usredotočili su se na proces koji se naziva fotorespiracijašto nije toliko dio fotosinteze koliko njezina posljedica. Kao i mnogi biološki procesi, fotosinteza ne radi uvijek savršeno. Tijekom fotosinteze biljke uzimaju vodu i ugljični dioksid te ih pretvaraju u šećere (hranu) i kisik. Biljke ne trebaju kisik, pa se uklanja.

Istraživači su izolirali enzim nazvan ribuloza-1,5-bisfosfat karboksilaza/oksigenaza (RuBisCO). Ovaj proteinski kompleks veže molekulu ugljičnog dioksida na ribuloza-1,5-bisfosfat (RuBisCO). Tijekom stoljeća, Zemljina atmosfera postala je sve više oksidirana, što znači da se RuBisCO mora nositi s više molekula kisika pomiješanih s ugljičnim dioksidom. U jednom od četiri slučaja, RuBisCO greškom hvata molekulu kisika, a to utječe na performanse.

Zbog nesavršenosti ovog procesa, biljkama ostaju otrovni nusproizvodi poput glikolata i amonijaka. Prerada ovih spojeva (putem fotorespiracije) zahtijeva energiju, koja se pridodaje gubicima koji nastaju zbog neučinkovitosti fotosinteze. Autori studije napominju da zbog toga nedostaje riža, pšenica i soja, a RuBisCO postaje još manje točan kako temperatura raste. To znači da kako se globalno zatopljenje intenzivira, može doći do smanjenja zaliha hrane.

Ovo rješenje dio je programa pod nazivom (RIPE) i uključuje uvođenje novih gena koji fotorespiraciju čine bržom i energetski učinkovitijom. Tim je razvio tri alternativna puta koristeći nove genetske sekvence. Ovi su putevi optimizirani za 1700 različitih biljnih vrsta. Dvije godine znanstvenici su testirali ove sekvence koristeći modificirani duhan. To je uobičajena biljka u znanosti jer je njezin genom iznimno dobro poznat. Više učinkoviti putevi za fotorespiraciju omogućuju biljkama da uštede značajnu količinu energije koja se može iskoristiti za njihov rast. Sljedeći korak je uvođenje gena u prehrambene usjeve kao što su soja, grah, riža i rajčica.

Umjetne krvne stanice i genski isječci

Hakiranje prirode ovo vodi na kraju do samog čovjeka. Prošle godine su japanski znanstvenici izvijestili da su razvili umjetnu krv koja se može koristiti na bilo kojem pacijentu, bez obzira na krvnu grupu, a koja ima nekoliko stvarnih primjena u medicini traume. Nedavno su znanstvenici napravili još veći iskorak stvaranjem sintetskih crvenih krvnih stanica (5). Ove umjetne krvne stanice oni ne samo da pokazuju svojstva svojih prirodnih kolega, već imaju i napredne sposobnosti. Tim sa Sveučilišta u Novom Meksiku, Nacionalnog laboratorija Sandia i Politehničkog sveučilišta South China stvorio je crvene krvne stanice koje ne samo da mogu prenositi kisik u različite dijelove tijela, već i isporučivati ​​lijekove, osjetiti toksine i obavljati druge zadatke. .

5. Sintetička krvna stanica

Proces stvaranja umjetnih krvnih stanica pokrenule su ga prirodne stanice koje su prvo bile obložene tankim slojem silicijevog dioksida, a zatim slojevima pozitivnih i negativnih polimera. Silicij se zatim urezuje i na kraju se površina prekriva prirodnim membranama eritrocita. To je dovelo do stvaranja umjetnih eritrocita koji imaju veličinu, oblik, naboj i površinske proteine ​​slične pravim.

Osim toga, istraživači su pokazali fleksibilnost novonastalih krvnih stanica gurajući ih kroz male rupe u kapilarama modela. Konačno, kada su testirani na miševima, nisu pronađene toksične nuspojave čak ni nakon 48 sati cirkulacije. Testovi su napunili te stanice hemoglobinom, lijekovima protiv raka, senzorima toksičnosti ili magnetskim nanočesticama kako bi pokazali da mogu nositi različite vrste naboja. Umjetne stanice također mogu djelovati kao mamac za patogene.

Hakiranje prirode ovo u konačnici dovodi do ideje genetske korekcije, popravljanja i inženjeringa ljudi, te otvaranja moždanih sučelja za izravnu interakciju između mozgova.

Trenutno postoji mnogo tjeskobe i zabrinutosti oko mogućnosti ljudske genetske modifikacije. Argumenti u prilog su također jaki, kao što je da tehnike genetske manipulacije mogu pomoći u uklanjanju bolesti. Oni mogu eliminirati mnoge oblike boli i tjeskobe. Oni mogu povećati ljudsku inteligenciju i dugovječnost. Neki ljudi idu toliko daleko da kažu da mogu promijeniti ljestvicu ljudske sreće i produktivnosti za mnogo reda veličine.

Genetski inženjeringako bi se njegove očekivane posljedice shvatile ozbiljno, moglo bi se smatrati povijesnim događajem, jednakim kambrijskoj eksploziji, koja je promijenila tempo evolucije. Kada većina ljudi razmišlja o evoluciji, misli na biološku evoluciju kroz prirodnu selekciju, ali kako se ispostavilo, mogu se zamisliti i drugi njezini oblici.

Počevši od XNUMX-a, ljudi su počeli modificirati DNK biljaka i životinja (vidi također: ), stvaranje genetski modificirane hraneitd. Trenutno se godišnje uz pomoć IVF-a rodi pola milijuna djece. Sve više, ti procesi također uključuju sekvencioniranje embrija za provjeru bolesti i određivanje najvitalnijeg embrija (oblik genetskog inženjeringa, iako bez stvarnih aktivnih promjena u genomu).

S pojavom CRISPR-a i sličnih tehnologija (6), vidjeli smo procvat istraživanja u stvaranju stvarnih promjena u DNK. He Jiankui je 2018. stvorio prvu genetski modificiranu djecu u Kini, zbog čega je poslan u zatvor. Ovo pitanje je trenutno predmet žestoke etičke rasprave. Godine 2017. Nacionalna akademija znanosti SAD-a i Nacionalna akademija medicine odobrile su koncept uređivanja ljudskog genoma, ali tek "nakon pronalaska odgovora na pitanja o sigurnosti i učinkovitosti" i "samo u slučaju ozbiljnih bolesti i pod strogim nadzorom. "

Kontroverzno je stajalište "dizajnerskih beba", odnosno dizajniranja ljudi odabirom osobina koje bi dijete trebalo imati na rođenju. To je nepoželjno jer se vjeruje da će samo bogati i privilegirani imati pristup takvim metodama. Čak i ako je takav dizajn tehnički nemoguć dugo vremena, ujednačen će genetska manipulacija u pogledu brisanja gena za defekte i bolesti nisu jasno procijenjeni. Opet, kako se mnogi boje, ovo će biti dostupno samo nekolicini odabranih.

Međutim, ovo nije tako jednostavno izrezivanje i uključivanje gumba kako zamišljaju oni koji su upoznati s CRISPR-om uglavnom iz ilustracija u tisku. Mnoge ljudske karakteristike i osjetljivost na bolesti ne kontroliraju jedan ili dva gena. Bolesti se kreću od imaju jedan gen, stvarajući uvjete za mnoge tisuće opcija rizika, povećavajući ili smanjujući osjetljivost na čimbenike okoliša. Međutim, iako su mnoge bolesti, poput depresije i dijabetesa, poligenske, čak i jednostavno izrezivanje pojedinačnih gena često pomaže. Na primjer, Verve razvija gensku terapiju koja smanjuje učestalost kardiovaskularnih bolesti, jednog od vodećih uzroka smrti u svijetu. relativno mala izdanja genoma.

Za složene zadatke, i to jedan od njih poligenska osnova bolesti, korištenje umjetne inteligencije nedavno je postalo recept. Temelji se na tvrtkama poput one koja je roditeljima počela nuditi poligensku procjenu rizika. Osim toga, sekvencirani genomski skupovi podataka postaju sve veći i veći (neki s više od milijun sekvenciranih genoma), što će tijekom vremena povećati točnost modela strojnog učenja.

moždana mreža

U svojoj knjizi, Miguel Nicolelis, jedan od pionira onoga što je danas poznato kao "hakiranje mozga", nazvao je komunikaciju budućnošću čovječanstva, sljedećom fazom u evoluciji naše vrste. Proveo je istraživanje u kojem je povezao mozgove nekoliko štakora koristeći sofisticirane implantirane elektrode poznate kao sučelja mozak-mozak.

Nicolelis i njegovi kolege opisali su postignuće kao prvo "organsko računalo" sa živim mozgovima povezanim kao da su višestruki mikroprocesori. Životinje u ovoj mreži naučile su sinkronizirati električnu aktivnost svojih živčanih stanica na isti način na koji to rade u bilo kojem pojedinom mozgu. Umreženi mozak testiran je na stvari poput njegove sposobnosti razlikovanja između dva različita uzorka električnih podražaja, a oni obično nadmašuju pojedinačne životinje. Ako su međusobno povezani mozgovi štakora "pametniji" od mozga bilo koje pojedine životinje, zamislite mogućnosti biološkog superračunala koje je međusobno povezano ljudskim mozgom. Takva bi mreža mogla omogućiti ljudima da rade preko jezičnih barijera. Također, ako su rezultati studije štakora točni, umrežavanje ljudskog mozga moglo bi poboljšati performanse, ili se barem tako čini.

Bilo je nedavnih eksperimenata, također spomenutih na stranicama MT-a, koji su uključivali udruživanje moždane aktivnosti male mreže ljudi. Troje ljudi koji su sjedili u različitim sobama radili su zajedno kako bi pravilno orijentirali blok kako bi mogao premostiti jaz između drugih blokova u video igrici nalik Tetrisu. Dvoje ljudi koji su djelovali kao "pošiljatelji", s elektroencefalografima (EEG) na glavama koji su bilježili električnu aktivnost njihovih mozgova, vidjeli su prazninu i znali treba li blok rotirati kako bi stao. Treća osoba, koja je djelovala kao "primatelj", nije znala ispravno rješenje i morala se osloniti na upute poslane izravno iz mozga pošiljatelja. Ukupno je pet skupina ljudi testirano ovom mrežom pod nazivom "BrainNet" (7), a u prosjeku su postigle preko 80% točnosti zadatka.

7. Fotografija iz BrainNet eksperimenta

Kako bi stvari bile teže, istraživači su ponekad dodavali šum signalu koji je poslao jedan od pošiljatelja. Suočeni s proturječnim ili dvosmislenim uputama, primatelji su brzo naučili identificirati i slijediti preciznije upute pošiljatelja. Istraživači napominju da je ovo prvo izvješće da su mozgovi mnogih ljudi povezani na potpuno neinvazivan način. Oni tvrde da je broj ljudi čiji se mozak može umrežiti praktički neograničen. Oni također sugeriraju da se prijenos informacija korištenjem neinvazivnih metoda može poboljšati simultanim snimanjem moždane aktivnosti (fMRI), jer to potencijalno povećava količinu informacija koju televizijska kuća može prenijeti. Međutim, fMRI nije lak zahvat, a zakomplicirat će ionako iznimno težak zadatak. Istraživači također nagađaju da bi signal mogao biti usmjeren na određena područja mozga kako bi se potaknula svijest o specifičnom semantičkom sadržaju u mozgu primatelja.

Istodobno, alati za invazivnije i možda učinkovitije povezivanje mozga brzo se razvijaju. Elon Musk nedavno je najavio razvoj BCI implantata koji sadrži XNUMX elektroda kako bi se omogućila široka komunikacija između računala i živčanih stanica u mozgu. (DARPA) je razvio implantabilno neuronsko sučelje sposobno istovremeno aktivirati milijun živčanih stanica. Iako ti BCI moduli nisu bili posebno dizajnirani za međuoperaciju mozak-mozaknije teško zamisliti da se mogu koristiti u takve svrhe.

Osim navedenog, postoji još jedno shvaćanje “biohackinga”, koje je moderno posebno u Silicijskoj dolini, a sastoji se od raznih vrsta wellness postupaka s ponekad sumnjivim znanstvenim osnovama. Među njima su razne dijete i tehnike vježbanja, kao i uklj. transfuzija mlade krvi, kao i implantacija potkožnih čipova. U ovom slučaju, bogati razmišljaju o nečemu poput "hakiranja smrti" ili starosti. Zasad nema uvjerljivih dokaza da metode kojima se služe mogu značajno produljiti život, a da ne govorimo o besmrtnosti o kojoj neki sanjaju.