Hakovanje prirode

Sama priroda nas može naučiti kako da upadnemo u prirodu, poput pčela, za koje su Mark Mescher i Consuelo De Moraes iz ETH u Cirihu primijetili da stručno grickaju lišće kako bi "ohrabrili" biljke da procvjetaju.

Zanimljivo je da su pokušaji da se ovi tretmani insekata repliciraju našim metodama bili neuspješni, a naučnici se sada pitaju krije li tajna djelotvornog oštećenja lišća insektima u jedinstvenom obrascu koji koriste, ili možda u unošenju nekih supstanci od strane pčela. Na drugima biohacking polja međutim, ide nam sve bolje.

Na primjer, inženjeri su nedavno otkrili kako pretvoriti spanać u senzorne sisteme životne sredinekoji vas može upozoriti na prisustvo eksploziva. 2016. godine, hemijski inženjer Ming Hao Wong i njegov tim na MIT-u presađivali su ugljične nanocijevi u listove spanaća. Tragovi eksplozivakoje je biljka apsorbovala kroz vazduh ili podzemne vode, napravile su nanocevi emituju fluorescentni signal. Da bi se uhvatio takav signal iz fabrike, mala infracrvena kamera je bila usmerena na list i pričvršćena na Raspberry Pi čip. Kada je kamera otkrila signal, pokrenula je upozorenje putem e-pošte. Nakon što je razvio nanosenzore u spanaću, Wong je počeo razvijati i 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 emituju svjetlost bez struje (2). Ray je osnivač i izvršni direktor Glowee, kompanije za bioluminiscentnu rasvjetu. On predviđa da će jednog dana moći zamijeniti konvencionalnu električnu uličnu rasvjetu.

2. Glowee vizualizacija rasvjete

Za proizvodnju svjetla, Glowee tehničari uključuju bioluminiscencijski gen dobijene od havajske sipe u bakteriju E. coli, a zatim uzgajaju te bakterije. Programiranjem DNK, inženjeri mogu kontrolisati boju svjetla kada se ugasi i pali, kao i mnoge druge modifikacije. O ovim bakterijama očigledno je potrebno brinuti i hraniti ih da bi ostale žive i blistave, tako da kompanija radi na tome da svjetlo ostane duže uključeno. U ovom trenutku, kaže Rei iz Wired-a, imaju jedan sistem koji radi šest dana. Trenutni ograničeni vijek trajanja svjetiljki znači da su trenutno uglavnom pogodne za događaje ili festivale.

Kućni ljubimci sa elektronskim ruksacima

Možete gledati insekte i pokušati ih oponašati. Također možete pokušati da ih “hakujete” i koristite kao… minijaturni dronovi. Bumbari su opremljeni "ruksacima" sa senzorima, kakve farmeri koriste za praćenje svojih polja (3). Problem kod mikrodronova je snaga. Ne postoji takav problem sa insektima. Neumorno lete. Inženjeri su u svoj "prtljag" napunili senzore, memoriju za skladištenje podataka, prijemnike za praćenje lokacije i baterije za napajanje elektronike (odnosno znatno manjeg kapaciteta) - sve težine 102 miligrama. Dok insekti obavljaju svoje dnevne aktivnosti, senzori mjere temperaturu i vlažnost, a njihov položaj se prati pomoću radio signala. Nakon povratka u košnicu, podaci se preuzimaju i baterija se bežično puni. Tim naučnika svoju tehnologiju naziva Living IoT.

3. Live IoT, koji je bumbar sa elektronskim sistemom na leđima

Zoolog na Institutu za ornitologiju Max Planck. Martin Wikelski odlučio testirati popularno vjerovanje da životinje imaju urođenu sposobnost da osjećaju nadolazeće katastrofe. Wikelski vodi međunarodni projekat sensinga životinja, ICARUS. Autor dizajna i istraživanja stekao je slavu kada je priložio GPS beacons životinja (4), velikih i malih, kako bi se proučavao uticaj pojava na njihovo ponašanje. Naučnici su, između ostalog, pokazali da povećana prisutnost bijelih roda može ukazivati ​​na najezdu skakavaca, a lokacija i tjelesna temperatura pataka pataka 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 predstojećim zemljotresima i vulkanskim erupcijama. Neposredno nakon masivnog potresa u Norciji 2016. u Italiji, Wikelski je ogrnuo stoku u blizini epicentra kako bi vidio da li su se ponašali drugačije prije potresa. Svaka kragna je sadržavala oboje GPS uređaj za praćenjekao akcelerometar.

Kasnije je objasnio da se takvim non-stop praćenjem može utvrditi "normalno" ponašanje, a zatim tražiti abnormalnosti. Wikelski i njegov tim su primijetili da su životinje povećale svoje ubrzanje u satima prije nego što je pogodio potres. Promatrao je "periode upozorenja" od 2 do 18 sati, u zavisnosti od udaljenosti od epicentra. Wikelski prijavljuje patent za sistem upozorenja na katastrofu zasnovan na kolektivnom ponašanju životinja u odnosu na početnu liniju.

Poboljšajte efikasnost fotosinteze

Zemlja živi jer sadi po cijelom svijetu oslobađaju kiseonik kao nusproizvod fotosintezea neke od njih postaju dodatna hranljiva hrana. Međutim, fotosinteza je nesavršena, uprkos milionima godina evolucije. Istraživači sa Univerziteta Illinois započeli su rad na ispravljanju nedostataka u fotosintezi, za koju vjeruju da bi mogla povećati prinose usjeva i do 40 posto.

Fokusirali su se na proces koji se naziva fotorespiracijašto nije toliko dio fotosinteze koliko njena posljedica. Kao i mnogi biološki procesi, fotosinteza ne funkcionira uvijek savršeno. Tokom fotosinteze, biljke uzimaju vodu i ugljični dioksid i pretvaraju ih u šećere (hranu) i kisik. Biljke ne trebaju kiseonik, pa se on uklanja.

Istraživači su izolovali enzim nazvan ribuloza-1,5-bisfosfat karboksilaza/oksigenaza (RuBisCO). Ovaj proteinski kompleks veže molekulu ugljičnog dioksida za ribuloza-1,5-bisfosfat (RuBisCO). Tokom stoljeća, Zemljina atmosfera je postala 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 molekul kiseonika i to utiče na performanse.

Zbog nesavršenosti ovog procesa, biljkama ostaju toksični nusproizvodi kao što su glikolat i amonijak. Prerada ovih jedinjenja (putem fotorespiracije) zahteva energiju, koja se dodaje gubicima koji nastaju usled neefikasnosti fotosinteze. Autori studije napominju da zbog toga nedostaje pirinač, pšenica i soja, a RuBisCO postaje još manje precizan kako temperatura raste. To znači da kako se globalno zagrijavanje 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 efikasnijom. Tim je razvio tri alternativna puta koristeći nove genetske sekvence. Ovi putevi su optimizirani za 1700 različitih biljnih vrsta. Tokom dvije godine, naučnici su testirali ove sekvence koristeći modificirani duhan. To je uobičajena biljka u nauci jer je njen genom izuzetno dobro shvaćen. Više efikasni putevi za fotorespiraciju omogućavaju 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, pasulj, pirinač i paradajz.

Umjetne krvne stanice i genski isječci

Hakovanje prirode ovo na kraju vodi do samog čoveka. Prošle godine su japanski naučnici izvijestili da su razvili umjetnu krv koja se može koristiti na bilo kojem pacijentu, bez obzira na krvnu grupu, koja ima nekoliko primjena u stvarnom životu u medicini traume. Nedavno su naučnici napravili još veći iskorak stvaranjem sintetičkih crvenih krvnih zrnaca (5). Ove vještačke krvne ćelije oni ne samo da pokazuju svojstva svojih prirodnih parnjaka, već imaju i poboljšane sposobnosti. Tim sa Univerziteta u Novom Meksiku, Nacionalne laboratorije Sandia i Politehničkog univerziteta Južne Kine stvorio je crvena krvna zrnca koja ne samo da mogu prenositi kisik u različite dijelove tijela, već i dostavljati lijekove, osjetiti toksine i obavljati druge zadatke. .

5. Sintetička krvna ćelija

Proces stvaranja umjetnih krvnih stanica pokrenule su ga prirodne ćelije koje su prvo bile obložene tankim slojem silicijum dioksida, a zatim slojevima pozitivnih i negativnih polimera. Silicijum se zatim urezuje i na kraju se površina prekriva prirodnim membranama eritrocita. To je dovelo do stvaranja umjetnih eritrocita, veličine, oblika, naboja i površinskih proteina sličnih pravim.

Osim toga, istraživači su pokazali fleksibilnost novoformiranih krvnih stanica tako što su ih gurali 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 ove ćelije hemoglobinom, lijekovima protiv raka, senzorima toksičnosti ili magnetnim nanočesticama kako bi pokazali da mogu nositi različite vrste naboja. Umjetne ćelije također mogu djelovati kao mamac za patogene.

Hakovanje prirode ovo na kraju dovodi do ideje genetske korekcije, fiksiranja i inženjeringa ljudi, te otvaranja moždanih sučelja za direktnu komunikaciju između mozgova.

Trenutno postoji mnogo anksioznosti i brige oko mogućnosti ljudske genetske modifikacije. Argumenti u prilog su također jaki, kao što je da tehnike genetske manipulacije mogu pomoći u eliminaciji bolesti. Oni mogu ukloniti mnoge oblike boli i anksioznosti. Oni mogu povećati inteligenciju i dugovječnost ljudi. 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 posledice shvatile ozbiljno, to bi se moglo smatrati istorijskim događajem, jednakim kambrijskoj eksploziji, koja je promenila tempo evolucije. Kada većina ljudi razmišlja o evoluciji, misli na biološku evoluciju kroz prirodnu selekciju, ali kako se ispostavilo, mogu se zamisliti i drugi njeni oblici.

Počevši od XNUMX-a, ljudi su počeli modificirati DNK biljaka i životinja (vidi također: ), kreacija genetski modifikovana hranaitd. Trenutno se svake godine rodi pola miliona djece uz pomoć vantjelesne oplodnje. Ovi procesi sve više uključuju i sekvencioniranje embriona radi skrininga na bolesti i određivanje najvitalnijeg embrija (forma genetskog inženjeringa, iako bez stvarnih aktivnih promjena u genomu).

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

Kontroverzno je gledište "dizajnerskih beba", odnosno dizajniranja ljudi birajući osobine koje dijete treba da ima da se rodi. 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, čak će i biti genetske manipulacije u pogledu brisanja gena za defekte i bolesti nisu jasno procijenjeni. Opet, kako se mnogi plaše, ovo će biti dostupno samo nekolicini odabranih.

Međutim, ovo nije tako jednostavno izrezivanje i uključivanje dugmadi kao što zamišljaju oni koji su upoznati sa CRISPR-om uglavnom iz ilustracija u štampi. Mnoge ljudske karakteristike i podložnost bolestima ne kontrolišu jedan ili dva gena. Bolesti se kreću od imaju jedan gen, stvarajući uslove za hiljade opcija rizika, povećavajući ili smanjujući podložnost faktorima okoline. Međutim, iako su mnoge bolesti, kao što su depresija i dijabetes, poligene, čak i jednostavno odstranjivanje 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 poligena osnova bolesti, upotreba umjetne inteligencije je nedavno postala recept. Zasnovan je na kompanijama poput one koja je roditeljima počela nuditi poligensku procjenu rizika. Pored toga, sekvencirani skupovi genomskih podataka postaju sve veći i veći (neki sa više od milion sekvenciranih genoma), što će vremenom povećati tačnost modela mašinskog učenja.

moždana mreža

U svojoj knjizi, Miguel Nicolelis, jedan od pionira onoga što je danas poznato kao "hakovanje mozga", nazvao je komunikaciju budućnošću čovječanstva, sljedećom etapom u evoluciji naše vrste. Proveo je istraživanje u kojem je povezao mozgove nekoliko pacova pomoću sofisticiranih implantiranih elektroda poznatih kao interfejsi mozak-mozak.

Nicolelis i njegove kolege opisali su ovo dostignuće kao prvi "organski kompjuter" sa živim mozgovima povezanim kao da su višestruki mikroprocesori. Životinje u ovoj mreži naučile su da sinhronizuju električnu aktivnost svojih nervnih ćelija na isti način na koji to rade u bilo kom pojedinačnom mozgu. Umreženi mozak je testiran za stvari poput njegove sposobnosti da razlikuje dva različita obrasca električnih podražaja, a oni obično nadmašuju pojedinačne životinje. Ako su međusobno povezani mozgovi pacova "pametniji" od mozga bilo koje pojedinačne životinje, zamislite mogućnosti biološkog superkompjutera koji je međusobno povezan ljudskim mozgom. Takva mreža bi mogla omogućiti ljudima da rade preko jezičnih barijera. Također, ako su rezultati studije na pacovima tačni, 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 da li blok treba rotirati kako bi stao. Treća osoba, koja je djelovala kao "primalac", nije znala ispravno rješenje i morala je da se osloni na instrukcije poslane direktno iz mozga pošiljaoca. Ukupno je pet grupa ljudi testirano ovom mrežom, nazvanom "BrainNet" (7), i u prosjeku su postigli preko 80% tačnosti na zadatku.

7. Fotografija iz BrainNet eksperimenta

Da bi stvari bile teže, istraživači su ponekad dodavali šum signalu koji je poslao jedan od pošiljatelja. Suočeni s suprotstavljenim ili dvosmislenim uputama, primaoci su brzo naučili identificirati i slijediti preciznije upute pošiljatelja. Istraživači napominju da je ovo prvi izvještaj da su mozgovi mnogih ljudi povezani na potpuno neinvazivan način. Oni tvrde da je broj ljudi čiji se mozak može umrežiti praktično 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 emiter može prenijeti. Međutim, fMRI nije laka procedura i zakomplikovaće ionako izuzetno težak zadatak. Istraživači također spekulišu da bi signal mogao biti usmjeren na određena područja mozga kako bi se pokrenula svijest o specifičnom semantičkom sadržaju u mozgu primatelja.

Istovremeno, alati za invazivnije i možda efikasnije povezivanje mozga brzo se razvijaju. Elon Musk nedavno je najavio razvoj BCI implantata koji sadrži XNUMX elektroda kako bi se omogućila široka komunikacija između kompjutera i nervnih ćelija u mozgu. (DARPA) je razvio implantabilni neuronski interfejs sposoban da istovremeno pokrene milion nervnih ćelija. Iako ovi BCI moduli nisu posebno dizajnirani za interoperaciju mozak-mozaknije teško zamisliti da se mogu koristiti u takve svrhe.

Pored navedenog, postoji još jedno shvaćanje “biohackinga”, koje je moderno posebno u Silicijumskoj dolini i sastoji se od raznih vrsta wellness procedura sa ponekad sumnjivim naučnim 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 koje koriste mogu značajno produžiti život, a da ne govorimo o besmrtnosti o kojoj neki sanjaju.