Hacking tan-natura

In-natura nnifisha tista 'tgħallimna kif nidħlu fin-natura, bħan-naħal, li Mark Mescher u Consuelo De Moraes tal-ETH fi Zurich innutaw li huma b'mod espert nibble fuq il-weraq biex "iħeġġu" lill-pjanti jiffjorixxu.

Interessanti, it-tentattivi biex jiġu replikati dawn it-trattamenti bl-insetti bil-metodi tagħna ma rnexxewx, u x-xjenzati issa qed jistaqsu jekk is-sigriet għal ħsara effettiva mill-insetti lill-weraq jinsabx fil-mudell uniku li jużaw, jew forsi fl-introduzzjoni ta 'xi sustanzi min-naħal. Fuq oħrajn oqsma tal-biohacking madankollu, sejrin aħjar.

Per eżempju, inġiniera reċentement skoprew kif jibdlu l-ispinaċi f'sistemi sensorji ambjentalili jistgħu javżawk għall-preżenza ta 'splussivi. Fl-2016, l-inġinier kimiku Ming Hao Wong u t-tim tiegħu fil-MIT trapjantaw nanotubi tal-karbonju fil-weraq tal-ispinaċi. Traċċi ta' splussivili l-impjant assorbit permezz ta 'l-arja jew l-ilma ta' taħt l-art, għamel nanotubi jarmu sinjal fluworexxenti. Biex jinqabad sinjal bħal dan mill-fabbrika, kamera infrared żgħira ġiet ippuntata lejn il-werqa u mwaħħla ma 'ċippa Raspberry Pi. Meta l-kamera sabet sinjal, wassal għal twissija bl-email. Wara li żviluppa nanosensors fl-ispinaċi, Wong beda jiżviluppa applikazzjonijiet oħra għat-teknoloġija, speċjalment fl-agrikoltura biex iwissi dwar nixfa jew pesti.

il-fenomenu tal-bijoluminixxenza, per eżempju. fil-klamari, bram u kreaturi oħra tal-baħar. Id-disinjatur Franċiż Sandra Rey jippreżenta l-bijoluminixxenza bħala mod naturali ta 'dawl, jiġifieri, il-ħolqien ta' fanali "ħajja" li jarmu dawl mingħajr elettriku (2). Ray huwa l-fundatur u CEO ta 'Glowee, kumpanija tad-dawl bijoluminixxenti. Huwa jbassar li xi darba se jkunu jistgħu jieħdu post id-dwal tat-toroq elettriċi konvenzjonali.

2. Viżwalizzazzjoni tad-Dawl Glowee

Għall-produzzjoni tad-dawl, it-tekniċi Glowee jinvolvu ġene tal-bijoluminixxenza miksuba mis-siċċ ħawajjan f'batterji E. coli, u mbagħad jikbru dawn il-batterji. Billi jipprogrammaw id-DNA, l-inġiniera jistgħu jikkontrollaw il-kulur tad-dawl meta jintefa u jixgħel, kif ukoll ħafna modifiki oħra. Dawn il-batterji ovvjament jeħtieġ li jiġu kkurati u mitmugħa biex jibqgħu ħajjin u radjanti, għalhekk il-kumpanija qed taħdem biex iżżomm id-dawl fuq itwal. Bħalissa, tgħid Rei fil-Wired, għandhom sistema waħda li ilha taħdem għal sitt ijiem. Il-ħajja limitata attwali tal-lampi tfisser li bħalissa huma l-aktar adattati għal avvenimenti jew festivals.

Annimali domestiċi b'backpacks elettroniċi

Tista 'tara l-insetti u tipprova timitahom. Tista 'wkoll tipprova "hack"hom u tużahom bħala... drones minjatura. Il-bumblebees huma mgħammra b'"backpacks" b'sensors, bħal dawk użati mill-bdiewa biex jimmonitorjaw l-għelieqi tagħhom (3). Il-problema bil-microdrones hija l-enerġija. M'hemm l-ebda problema bħal din bl-insetti. Huma jtiru bla heda. Inġiniera mgħobbija "bagalji" tagħhom b'sensors, memorja għall-ħażna tad-data, riċevituri għall-intraċċar tal-post u batteriji għall-enerġija elettronika (jiġifieri, kapaċità ferm iżgħar) - kollha jiżnu 102 milligramma. Hekk kif l-insetti jmorru għall-attivitajiet tagħhom ta 'kuljum, is-sensuri jkejlu t-temperatura u l-umdità, u l-pożizzjoni tagħhom tiġi ssorveljata permezz ta' sinjal tar-radju. Wara li tirritorna lejn id-doqqajs, id-dejta titniżżel u l-batterija tiġi ċċarġjata mingħajr fili. It-tim tax-xjenzati jsejjaħ it-teknoloġija tagħhom Living IoT.

3. Live IoT, li huwa bumblebee b'sistema elettronika fuq daharha

Zoologist fl-Istitut Max Planck għall-Ornitoloġija. Martin Wikelski iddeċieda li jittestja t-twemmin popolari li l-annimali għandhom kapaċità intrinsika li jħossu diżastri imminenti. Wikelski jmexxi l-proġett internazzjonali ta' sensing tal-annimali, ICARUS. L-awtur tad-disinn u r-riċerka kiseb notorjetà meta mehmuż Beacons tal-GPS annimali (4), kemm kbar kif ukoll żgħar, sabiex tiġi studjata l-influwenza tal-fenomeni fuq l-imġiba tagħhom. Ix-xjentisti wrew, fost affarijiet oħra, li preżenza akbar ta 'ċikonji bojod tista' tkun indikattiva ta 'infestazzjonijiet tal-ħarrub, u l-post u t-temperatura tal-ġisem tal-papri mallard jistgħu jkunu indikattivi tat-tixrid tal-influwenza tat-tjur fost il-bnedmin.

4. Martin Wikelski u ċ-ċikonja trasmettitur

Issa Wikelski qed juża l-mogħoż biex jiskopri jekk hemmx xi ħaġa fit-teoriji antiki li l-annimali "jafu" dwar terremoti u eruzzjonijiet vulkaniċi imminenti. Immedjatament wara t-terremot massiv ta’ Norcia fl-Italja fl-2016, Wikelski għaqqad il-bhejjem ħdejn l-epiċentru biex jara jekk ġabux ruħhom b’mod differenti qabel ix-xokkijiet. Kull kullar kien fih it-tnejn Apparat ta 'traċċar tal-GPSbħal aċċellerometru.

Iktar tard spjega li b’monitoraġġ bħal dan round-the-clock, wieħed jista’ jiddetermina mġiba “normali” u mbagħad ifittex anormalitajiet. Wikelski u t-tim tiegħu nnutaw li l-annimali żiedu l-aċċelerazzjoni tagħhom fis-sigħat qabel laqat it-terremot. Huwa osserva “perjodi ta’ twissija” minn 2 sa 18-il siegħa, skont id-distanza mill-epiċentru. Wikelski japplika għal privattiva għal sistema ta' twissija ta' diżastru bbażata fuq l-imġieba kollettiva tal-annimali relattiva għal linja bażi.

Ittejjeb l-effiċjenza tal-fotosintesi

Id-dinja tgħix għax tħawwel mad-dinja kollha rilaxx ossiġnu bħala prodott sekondarju tal-fotosintesiu xi wħud minnhom isiru ikel nutrittiv addizzjonali. Madankollu, il- fotosinteżi hija imperfetta, minkejja ħafna miljuni taʼ snin taʼ evoluzzjoni. Riċerkaturi fl-Università ta 'Illinois bdew jaħdmu biex jikkoreġu d-difetti fil-fotosintesi, li jemmnu li jistgħu jżidu r-rendiment tal-għelejjel sa 40 fil-mija.

Huma ffukaw fuq proċess imsejjaħ fotorespirazzjonili mhix parti mill-fotosintesi daqskemm hija l-konsegwenza tagħha. Bħal ħafna proċessi bijoloġiċi, il-fotosintesi mhux dejjem taħdem perfettament. Matul il-fotosintesi, il-pjanti jieħdu l-ilma u d-dijossidu tal-karbonju u jibdluhom f’zokkor (ikel) u ossiġnu. Il-pjanti m'għandhomx bżonn l-ossiġnu, għalhekk jitneħħa.

Ir-riċerkaturi iżolaw enzima msejħa ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase (RuBisCO). Dan il-kumpless tal-proteini jorbot molekula tad-dijossidu tal-karbonju ma' ribulose-1,5-bisphosphate (RuBisCO). Matul is-sekli, l-atmosfera tad-Dinja saret aktar ossidizzata, li jfisser li RuBisCO għandu jittratta ma 'aktar molekuli ta' ossiġnu mħallta mad-dijossidu tal-karbonju. F'każ wieħed minn erba ', RuBisCO jaqbad bi żball molekula ta' ossiġnu, u dan jaffettwa l-prestazzjoni.

Minħabba l-imperfezzjoni ta 'dan il-proċess, il-pjanti jitħallew bi prodotti sekondarji tossiċi bħall-glikolat u l-ammonja. L-ipproċessar ta 'dawn il-komposti (permezz ta' fotorespirazzjoni) jeħtieġ enerġija, li hija miżjuda mat-telf li jirriżulta mill-ineffiċjenza tal-fotosintesi. L-awturi tal-istudju jinnotaw li r-ross, il-qamħ u s-sojja huma defiċjenti minħabba dan, u RuBisCO isir saħansitra inqas preċiż hekk kif it-temperatura togħla. Dan ifisser li hekk kif it-tisħin globali jintensifika, jista’ jkun hemm tnaqqis fil-provvisti tal-ikel.

Din is-soluzzjoni hija parti minn programm imsejjaħ (RIPE) u tinvolvi l-introduzzjoni ta’ ġeni ġodda li jagħmlu l-fotorespirazzjoni aktar mgħaġġla u aktar effiċjenti fl-enerġija. It-tim żviluppa tliet mogħdijiet alternattivi bl-użu tas-sekwenzi ġenetiċi l-ġodda. Dawn il-mogħdijiet ġew ottimizzati għal 1700 speċi ta 'pjanti differenti. Għal sentejn, ix-xjenzati ttestjaw dawn is-sekwenzi bl-użu ta 'tabakk modifikat. Hija pjanta komuni fix-xjenza minħabba li l-ġenoma tagħha huwa eċċezzjonalment mifhum tajjeb. Aktar mogħdijiet effiċjenti għal fotorespirazzjoni jippermettu lill-pjanti jiffrankaw ammont sinifikanti ta 'enerġija li tista' tintuża għat-tkabbir tagħhom. Il-pass li jmiss huwa li jiġu introdotti l-ġeni fl-uċuħ tar-raba' tal-ikel bħas-sojja, il-fażola, ir-ross u t-tadam.

Ċelloli tad-demm artifiċjali u qtugħ tal-ġeni

Hacking tan-natura dan iwassal fl-aħħar għall-bniedem innifsu. Is-sena l-oħra, xjenzati Ġappuniżi rrappurtaw li żviluppaw demm artifiċjali li jista 'jintuża fuq kwalunkwe pazjent, irrispettivament mit-tip tad-demm, li għandu diversi applikazzjonijiet fil-ħajja reali fil-mediċina tat-trawma. Riċentement, ix-xjentisti għamlu avvanz saħansitra akbar billi ħolqu ċelluli ħomor sintetiċi tad-demm (5). Dawn ċelluli tad-demm artifiċjali mhux biss juru l-proprjetajiet tal-kontropartijiet naturali tagħhom, iżda għandhom ukoll kapaċitajiet avvanzati. Tim mill-Università ta 'New Mexico, Sandia National Laboratory, u South China Polytechnic University ħolqu ċelluli ħomor tad-demm li jistgħu mhux biss iġorru ossiġnu għal diversi partijiet tal-ġisem, iżda wkoll iwasslu drogi, sens tossini, u jwettqu kompiti oħra. .

5. Ċellula tad-demm sintetika

Il-proċess tal-ħolqien ta 'ċelluli tad-demm artifiċjali inbeda minn ċelloli naturali li l-ewwel ġew miksija b'saff irqiq ta 'silika u mbagħad b'saffi ta' polimeri pożittivi u negattivi. Is-silika mbagħad tiġi nċiża u finalment il-wiċċ jiġi mgħotti b'membrani eritroċiti naturali. Dan wassal għall-ħolqien ta 'eritroċiti artifiċjali li għandhom id-daqs, il-forma, iċ-ċarġ u l-proteini tal-wiċċ simili għal dawk reali.

Barra minn hekk, ir-riċerkaturi wrew il-flessibbiltà taċ-ċelluli tad-demm iffurmati ġodda billi mbuttawhom permezz ta 'lakuni ċkejkna fil-mudelli kapillari. Fl-aħħarnett, meta ttestjat fil-ġrieden, ma nstabu l-ebda effetti sekondarji tossiċi anki wara 48 siegħa ta 'ċirkolazzjoni. It-testijiet għabbew dawn iċ-ċelloli bl-emoglobina, mediċini kontra l-kanċer, sensuri tat-tossiċità, jew nanopartiċelli manjetiċi biex juru li jistgħu jġorru tipi differenti ta 'charges. Iċ-ċelloli artifiċjali jistgħu jaġixxu wkoll bħala lixka għall-patoġeni.

Hacking tan-natura dan fl-aħħar iwassal għall-idea ta 'korrezzjoni ġenetika, iffissar u inġinerija tal-bnedmin, u l-ftuħ ta' interfaces tal-moħħ għal interazzjoni diretta bejn l-imħuħ.

Bħalissa, hemm ħafna ansjetà u inkwiet dwar il-prospett ta 'modifika ġenetika umana. Argumenti favur huma wkoll b'saħħithom, bħal li tekniki ta 'manipulazzjoni ġenetika jistgħu jgħinu biex tiġi eliminata l-marda. Jistgħu jeliminaw ħafna forom ta 'uġigħ u ansjetà. Jistgħu jżidu l-intelliġenza u l-lonġevità tan-nies. Xi nies imorru safejn jgħidu li jistgħu jbiddlu l-iskala tal-kuntentizza u l-produttività tal-bniedem b'ħafna ordnijiet ta 'kobor.

Inġinerija Ġenetikajekk il-konsegwenzi mistennija tiegħu jittieħdu bis-serjetà, jista 'jitqies bħala avveniment storiku, ugwali għall-isplużjoni Cambrian, li biddlet il-pass tal-evoluzzjoni. Meta ħafna nies jaħsbu fl-evoluzzjoni, jaħsbu fl-evoluzzjoni bijoloġika permezz tal-għażla naturali, iżda kif jirriżulta, jistgħu jiġu immaġinati forom oħra tagħha.

Mill-XNUMXs, in-nies bdew jimmodifikaw id-DNA tal-pjanti u l-annimali (ara ukoll: ), ħolqien ikel modifikat ġenetikamenteċċ Bħalissa, nofs miljun tifel u tifla jitwieldu kull sena bl-għajnuna tal-IVF. Dejjem aktar, dawn il-proċessi jinkludu wkoll is-sekwenzjar tal-embrijuni għall-iskrinjar tal-mard u d-determinazzjoni tal-embrijun l-aktar vijabbli (forma ta 'inġinerija ġenetika, għalkemm mingħajr bidliet attivi attwali fil-ġenoma).

Bil-miġja tal-CRISPR u teknoloġiji simili (6), rajna żieda qawwija fir-riċerka biex isiru bidliet reali fid-DNA. Fl-2018, He Jiankui ħoloq l-ewwel tfal ġenetikament modifikati fiċ-Ċina, li għalihom intbagħat il-ħabs. Din il-kwistjoni bħalissa hija s-suġġett ta’ dibattitu etiku qalil. Fl-2017, l-Akkademja Nazzjonali tax-Xjenzi tal-Istati Uniti u l-Akkademja Nazzjonali tal-Mediċina approvaw il-kunċett tal-editjar tal-ġenoma uman, iżda biss "wara li sabu tweġibiet għal mistoqsijiet ta 'sikurezza u prestazzjoni" u "biss fil-każ ta' mard serju u taħt superviżjoni mill-qrib. "

Il-perspettiva ta '"trabi disinjaturi", jiġifieri, id-disinn tan-nies billi jagħżlu l-karatteristiċi li tifel għandu jkollu biex jitwieled, jikkawża kontroversja. Dan mhux mixtieq peress li huwa maħsub li dawk għonja u privileġġjati biss se jkollhom aċċess għal metodi bħal dawn. Anke jekk disinn bħal dan huwa teknikament impossibbli għal żmien twil, saħansitra se jkun manipulazzjoni ġenetika rigward it-tħassir tal-ġeni għal difetti u mard mhumiex evalwati b'mod ċar. Għal darb'oħra, peress li ħafna jibżgħu, dan se jkun disponibbli biss għal ftit magħżula.

Madankollu, dan mhuwiex sempliċi qtugħ u inklużjoni ta 'buttuni daqs kemm jimmaġinaw dawk li huma familjari ma' CRISPR prinċipalment minn illustrazzjonijiet fl-istampa. Ħafna karatteristiċi umani u suxxettibilità għall-mard mhumiex ikkontrollati minn ġeni wieħed jew tnejn. Il-mard ivarja minn li jkollhom ġene wieħed, toħloq kundizzjonijiet għal ħafna eluf ta 'għażliet ta' riskju, tiżdied jew tnaqqas is-suxxettibilità għal fatturi ambjentali. Madankollu, filwaqt li ħafna mard, bħad-dipressjoni u d-dijabete, huma poliġeniċi, anki sempliċement il-qtugħ tal-ġeni individwali ħafna drabi jgħin. Pereżempju, Verve qed tiżviluppa terapija tal-ġeni li tnaqqas il-prevalenza tal-mard kardjovaskulari, waħda mill-kawżi ewlenin tal-mewt madwar id-dinja. edizzjonijiet relattivament żgħar tal-ġenoma.

Għal ħidmiet kumplessi, u wieħed minnhom bażi poliġenika tal-mard, l-użu ta 'intelliġenza artifiċjali reċentement sar riċetta. Hija bbażata fuq kumpaniji bħal dik li bdiet toffri lill-ġenituri valutazzjoni tar-riskju poliġeniku. Barra minn hekk, settijiet ta' dejta ġenomika sekwenzati qed isiru dejjem akbar (uħud b'aktar minn miljun ġenomi sekwenzati), li se jżidu l-eżattezza tal-mudelli tat-tagħlim tal-magni maż-żmien.

netwerk tal-moħħ

Fil-ktieb tiegħu, Miguel Nicolelis, wieħed mill-pijunieri ta’ dak li issa hu magħruf bħala “brain hacking,” sejjaħ il-komunikazzjoni bħala l-futur tal-umanità, l-istadju li jmiss fl-evoluzzjoni tal-ispeċi tagħna. Mexxa riċerka li fiha qabbad l-imħuħ ta 'diversi firien bl-użu ta' elettrodi impjantati sofistikati magħrufa bħala interfaces moħħ-moħħ.

Nicolelis u l-kollegi tiegħu ddeskrivew il-kisba bħala l-ewwel "kompjuter organiku" b'imħuħ ħajjin marbuta flimkien bħallikieku kienu mikroproċessuri multipli. L-annimali f'dan in-netwerk tgħallmu jissinkronizzaw l-attività elettrika taċ-ċelloli tan-nervituri tagħhom bl-istess mod bħal fi kwalunkwe moħħ individwali. Il-moħħ f'netwerk ġie ttestjat għal affarijiet bħall-abbiltà tiegħu li jiddistingwi bejn żewġ mudelli differenti ta 'stimoli elettriċi, u ġeneralment jissuperaw lill-annimali individwali. Jekk l-imħuħ interkonnessi tal-firien huma "aktar intelliġenti" minn dawk ta 'kull annimal wieħed, immaġina l-kapaċitajiet ta' superkompjuter bijoloġiku interkonness minn moħħ uman. Netwerk bħal dan jista' jippermetti lin-nies jaħdmu tul l-ostakli tal-lingwa. Ukoll, jekk ir-riżultati tal-istudju tal-firien huma korretti, in-netwerking tal-moħħ tal-bniedem jista 'jtejjeb il-prestazzjoni, jew hekk jidher.

Kien hemm esperimenti riċenti, imsemmija wkoll fil-paġni ta 'MT, li kienu jinvolvu l-ġbir flimkien tal-attività tal-moħħ ta' netwerk żgħir ta 'nies. Tliet persuni bilqiegħda fi kmamar differenti ħadmu flimkien biex jorjentaw il-blokk b'mod korrett sabiex tkun tista 'tnaqqas id-distakk bejn blokki oħra f'logħob tal-kompjuter bħal Tetris. Żewġ persuni li aġixxew bħala "mittenti," b'elettroenċefalografi (EEGs) fuq rashom li rreġistraw l-attività elettrika ta 'imħuħ tagħhom, raw il-vojt u kienu jafu jekk il-blokk kellux bżonn iddawwar biex taqbel. It-tielet persuna, li taġixxi bħala r-“riċevitur”, ma kinitx taf is-soluzzjoni korretta u kellha tistrieħ fuq struzzjonijiet mibgħuta direttament mill-imħuħ tal-mittenti. B'dan in-netwerk ġew ittestjati total ta' ħames gruppi ta' nies, imsejħa "BrainNet" (7), u bħala medja kisbu aktar minn 80% ta' preċiżjoni fuq il-kompitu.

7. Ritratt mill-esperiment BrainNet

Biex jagħmlu l-affarijiet aktar diffiċli, ir-riċerkaturi ġieli żiedu l-istorbju mas-sinjal mibgħut minn wieħed mill-mittenti. Quddiem direzzjonijiet kunfliġġenti jew ambigwi, ir-riċevituri malajr tgħallmu jidentifikaw u jsegwu l-istruzzjonijiet aktar preċiżi tal-mittent. Ir-riċerkaturi jinnotaw li dan huwa l-ewwel rapport li l-imħuħ ta 'ħafna nies ġew iwblati b'mod kompletament mhux invażiv. Huma jargumentaw li n-numru ta 'nies li l-imħuħ tagħhom jista' jiġi f'netwerk huwa prattikament illimitat. Jissuġġerixxu wkoll li t-trażmissjoni ta 'informazzjoni bl-użu ta' metodi mhux invażivi tista 'titjieb permezz ta' immaġni simultanja tal-attività tal-moħħ (fMRI), peress li dan potenzjalment iżid l-ammont ta 'informazzjoni li xandar jista' jwassal. Madankollu, fMRI mhix proċedura faċli, u se tikkomplika kompitu diġà estremament diffiċli. Ir-riċerkaturi jispekulaw ukoll li s-sinjal jista 'jkun immirat lejn żoni speċifiċi tal-moħħ biex iqajjem kuxjenza ta' kontenut semantiku speċifiku fil-moħħ tar-riċevitur.

Fl-istess ħin, għodod għal konnettività tal-moħħ aktar invażiva u possibbilment aktar effiċjenti qed jevolvu malajr. Elon Musk reċentement ħabbar l-iżvilupp ta 'impjant BCI li fih elettrodi XNUMX biex jippermettu komunikazzjoni wiesgħa bejn kompjuters u ċelloli tan-nervituri fil-moħħ. (DARPA) żviluppat interface newrali impjantabbli li kapaċi simultanjament tispara miljun ċellula tan-nervituri. Għalkemm dawn il-moduli BCI ma kinux iddisinjati speċifikament biex joperaw moħħ-moħħmhuwiex diffiċli li wieħed jimmaġina li jistgħu jintużaw għal skopijiet bħal dawn.

Minbarra dan ta 'hawn fuq, hemm fehim ieħor ta' "biohacking", li huwa moda speċjalment f'Silicon Valley u jikkonsisti f'diversi tipi ta 'proċeduri ta' benessri b'pedamenti xjentifiċi kultant dubjużi. Fosthom hemm diversi dieti u tekniki ta 'eżerċizzju, kif ukoll inkl. trasfużjoni ta 'demm żgħir, kif ukoll impjantazzjoni ta' ċipep taħt il-ġilda. F'dan il-każ, is-sinjuri jaħsbu f'xi ħaġa bħal "hacking death" jew ix-xjuħija. S'issa, m'hemm l-ebda evidenza konvinċenti li l-metodi li jużaw jistgħu jestendu l-ħajja b'mod sinifikanti, biex ma nsemmux l-immortalità li xi wħud joħolmu biha.