Luonto hakkerointi

Luonto itse voi opettaa meille murtautumaan luontoon, kuten mehiläisiin, joita Mark Mescher ja Consuelo De Moraes ETH:sta Zürichistä huomauttivat, että he napostelevat taitavasti lehtiä "kannustaakseen" kasveja kukkimaan.

Mielenkiintoista on, että yritykset jäljitellä näitä hyönteisten hoitoja menetelmillämme ovat epäonnistuneet, ja tutkijat ihmettelevät nyt, onko lehtien tehokkaan hyönteisten vaurioitumisen salaisuus niiden käyttämissä ainutlaatuisissa kaavoissa vai kenties mehiläisten syöttämissä aineissa. Muilla biohakkerointikentät meillä menee kuitenkin paremmin.

Esimerkiksi insinöörit löysivät äskettäin kuinka muuttaa pinaatti ympäristön aistijärjestelmiksijoka voi varoittaa sinua räjähteiden läsnäolosta. Vuonna 2016 kemianinsinööri Ming Hao Wong ja hänen tiiminsä MIT:ssä siirsivät hiilinanoputkia pinaatin lehtiin. Räjähteiden jälkiäjoita kasvi imeytyi ilman tai pohjaveden kautta, teki nanoputkia lähettää fluoresoivaa signaalia. Tällaisen signaalin sieppaamiseksi tehtaalta pieni infrapunakamera suunnattiin lehtiin ja kiinnitettiin Raspberry Pi -siruun. Kun kamera havaitsi signaalin, se laukaisi sähköpostihälytyksen. Kehitettyään nanosensorit pinaatissa, Wong alkoi kehittää muita sovelluksia teknologialle, erityisesti maataloudessa varoittamaan kuivuudesta tai tuholaisista.

esimerkiksi bioluminesenssin ilmiö. kalmareissa, meduusoissa ja muissa merieläimissä. Ranskalainen suunnittelija Sandra Rey esittelee bioluminesenssin luonnollisena valaistustavana eli "elävien" lyhtyjen luomisen, jotka lähettävät valoa ilman sähköä (2). Ray on bioluminesoivaa valaistusyhtiötä valmistavan Gloween perustaja ja toimitusjohtaja. Hän ennustaa, että jonain päivänä ne pystyvät korvaamaan perinteisen sähköisen katuvalaistuksen.

2. Glowee-valaistuksen visualisointi

Valontuotantoon osallistuvat Glowee-teknikot bioluminesenssigeeni saatu Havaijin seepiasta E. coli -bakteereihin, ja sitten ne kasvattavat näitä bakteereja. Ohjelmoimalla DNA:n insinöörit voivat ohjata valon väriä sen sammuessa ja syttyessä sekä monia muita muutoksia. Näitä bakteereja on luonnollisesti hoidettava ja ruokittava, jotta ne pysyvät hengissä ja säteilevät, joten yritys pyrkii pitämään valon päällä pidempään. Tällä hetkellä, sanoo Rei Wiredistä, heillä on yksi järjestelmä, joka on ollut käytössä kuusi päivää. Valaisimien nykyinen rajallinen käyttöikä tarkoittaa, että ne sopivat tällä hetkellä enimmäkseen tapahtumiin tai festivaaleihin.

Lemmikkieläimet, joissa on elektroniset reput

Voit katsella hyönteisiä ja yrittää matkia niitä. Voit myös yrittää "hakkeroida" niitä ja käyttää niitä… miniatyyri droneja. Kimalaiset on varustettu "reppuilla", joissa on anturit, kuten ne, joita viljelijät käyttävät peltojensa valvontaan (3). Mikrodronien ongelma on teho. Tällaista ongelmaa ei ole hyönteisten kanssa. He lentävät väsymättä. Insinöörit kuormasivat "matkatavaroihinsa" antureita, muistia tietojen tallentamista varten, vastaanottimia sijainnin seurantaa varten ja akkuja elektroniikan tehoa varten (eli paljon pienemmällä kapasiteetilla) - kaikki painoivat 102 milligrammaa. Kun hyönteiset suorittavat päivittäistä toimintaansa, anturit mittaavat lämpötilaa ja kosteutta, ja niiden sijaintia seurataan radiosignaalin avulla. Pesään palattuaan tiedot ladataan ja akku ladataan langattomasti. Tutkijaryhmä kutsuu teknologiaansa Living IoT:ksi.

3. Live IoT, joka on kimalainen, jonka takana on elektroninen järjestelmä

Max Planckin ornitologian instituutin eläintieteilijä. Martin Wikelski päätti testata yleistä uskomusta, jonka mukaan eläimillä on luontainen kyky aistia lähestyviä katastrofeja. Wikelski johtaa kansainvälistä eläinten tunnistusprojektia, ICARUS. Suunnittelun ja tutkimuksen kirjoittaja sai mainetta liittäessään GPS-majakat eläimet (4), sekä suuret että pienet, tutkiakseen ilmiöiden vaikutusta niiden käyttäytymiseen. Tiedemiehet ovat muun muassa osoittaneet, että valkohaikaroiden lisääntynyt esiintyminen voi olla osoitus heinäsirkkatartunnoista, ja sinisorsien sijainti ja ruumiinlämpö voivat viitata lintuinfluenssan leviämiseen ihmisten keskuudessa.

4. Martin Wikelski ja lähetin haikara

Nyt Wikelski käyttää vuohia selvittääkseen, onko muinaisissa teorioissa jotain, jonka eläimet "tietävät" uhkaavista maanjäristyksistä ja tulivuorenpurkauksista. Välittömästi Italiassa vuoden 2016 Norcian maanjäristyksen jälkeen Wikelski pani karjalle kaulapannat lähelle episentrumia nähdäkseen, käyttäytyivätkö ne eri tavalla ennen järistystä. Jokainen kaulus sisälsi molemmat GPS-seurantalaitekuin kiihtyvyysanturi.

Myöhemmin hän selitti, että tällaisella ympärivuorokautisella seurannalla voidaan määrittää "normaali" käyttäytyminen ja sitten etsiä poikkeavuuksia. Wikelski ja hänen tiiminsä totesivat, että eläimet lisäsivät kiihtyvyyttään tunteja ennen maanjäristystä. Hän havaitsi "varoitusjaksoja" 2-18 tuntia riippuen etäisyydestä episentrumista. Wikelski hakee patenttia katastrofivaroitusjärjestelmälle, joka perustuu eläinten kollektiiviseen käyttäytymiseen suhteessa lähtötilanteeseen.

Paranna fotosynteesin tehokkuutta

Maa elää, koska se istuttaa kaikkialla maailmassa vapauttaa happea fotosynteesin sivutuotteenaja joistakin niistä tulee lisäravinteita. Fotosynteesi on kuitenkin epätäydellinen monien miljoonien vuosien evoluutiosta huolimatta. Illinoisin yliopiston tutkijat ovat alkaneet korjata fotosynteesin puutteita, joiden he uskovat voivan lisätä satoa jopa 40 prosenttia.

He keskittyivät prosessi, jota kutsutaan valohengitykseksijoka ei ole niinkään osa fotosynteesiä kuin sen seuraus. Kuten monet biologiset prosessit, fotosynteesi ei aina toimi täydellisesti. Fotosynteesin aikana kasvit ottavat vettä ja hiilidioksidia ja muuttavat ne sokereiksi (ravinnoksi) ja hapeksi. Kasvit eivät tarvitse happea, joten se poistetaan.

Tutkijat eristivät entsyymin nimeltä ribuloosi-1,5-bisfosfaattikarboksylaasi/oksigenaasi (RuBisCO). Tämä proteiinikompleksi sitoo hiilidioksidimolekyylin ribuloosi-1,5-bisfosfaattiin (RuBisCO). Vuosisatojen kuluessa maapallon ilmakehä on hapettunut enemmän, mikä tarkoittaa, että RuBisCO joutuu käsittelemään enemmän happimolekyylejä sekoitettuna hiilidioksidiin. Jossain neljästä tapauksesta RuBisCO vangitsee vahingossa happimolekyylin, ja tämä vaikuttaa suorituskykyyn.

Tämän prosessin epätäydellisyyden vuoksi kasveille jää myrkyllisiä sivutuotteita, kuten glykolaattia ja ammoniakkia. Näiden yhdisteiden prosessointi (valohengityksen kautta) vaatii energiaa, joka lisätään fotosynteesin tehottomuudesta aiheutuviin hävikkiin. Tutkimuksen tekijät huomauttavat, että riisi, vehnä ja soija ovat tämän vuoksi puutteellisia, ja RuBisCO muuttuu entistä epätarkemmaksi lämpötilan noustessa. Tämä tarkoittaa, että ilmaston lämpenemisen voimistuessa elintarvikevarannot voivat vähentyä.

Tämä ratkaisu on osa (RIPE) -nimistä ohjelmaa, ja se sisältää uusia geenejä, jotka tekevät valohengityksestä nopeampaa ja energiatehokkaampaa. Ryhmä kehitti kolme vaihtoehtoista reittiä käyttämällä uusia geneettisiä sekvenssejä. Nämä reitit on optimoitu 1700 eri kasvilajille. Kahden vuoden ajan tutkijat testasivat näitä sekvenssejä käyttämällä muunnettua tupakkaa. Se on tieteessä yleinen kasvi, koska sen genomi tunnetaan poikkeuksellisen hyvin. Lisää tehokkaita valohengityksen polkuja antaa kasveille mahdollisuuden säästää huomattavan määrän energiaa, joka voidaan käyttää niiden kasvuun. Seuraava askel on viedä geenejä ruokakasveihin, kuten soijapapuihin, papuihin, riisiin ja tomaatteihin.

Keinotekoiset verisolut ja geenileikkeet

Luonto hakkerointi tämä johtaa lopulta ihmiseen itseensä. Viime vuonna japanilaiset tutkijat ilmoittivat kehittäneensä keinotekoisen veren, jota voidaan käyttää kaikilla potilailla verityypistä riippumatta ja jolla on useita tosielämän sovelluksia traumalääketieteessä. Viime aikoina tiedemiehet ovat tehneet vielä suuremman läpimurron luomalla synteettisiä punasoluja (5). Nämä keinotekoisia verisoluja ne eivät ainoastaan ​​näytä luonnollisten kollegojensa ominaisuuksia, vaan niillä on myös edistyneitä ominaisuuksia. New Mexicon yliopiston, Sandian kansallisen laboratorion ja Etelä-Kiinan ammattikorkeakoulun tiimi on luonut punasoluja, jotka eivät vain pysty kuljettamaan happea kehon eri osiin, vaan myös kuljettamaan lääkkeitä, aistimaan myrkkyjä ja suorittamaan muita tehtäviä. .

5. Synteettinen verisolu

Keinotekoisten verisolujen luomisprosessi sen käynnistivät luonnolliset solut, jotka ensin päällystettiin ohuella piidioksidikerroksella ja sitten kerroksilla positiivisia ja negatiivisia polymeerejä. Sitten piidioksidi etsataan ja lopuksi pinta peitetään luonnollisilla punasolukalvoilla. Tämä on johtanut keinotekoisten erytrosyyttien syntymiseen, joiden koko, muoto, varaus ja pintaproteiinit ovat samanlaisia ​​kuin todelliset.

Lisäksi tutkijat osoittivat äskettäin muodostuneiden verisolujen joustavuutta työntämällä niitä mallin kapillaareissa olevien pienten aukkojen läpi. Lopuksi, kun testattiin hiirillä, myrkyllisiä sivuvaikutuksia ei havaittu edes 48 tunnin kierron jälkeen. Testit lataavat nämä solut hemoglobiinilla, syöpälääkkeillä, toksisuusantureilla tai magneettisilla nanohiukkasilla osoittaakseen, että ne voivat kantaa erilaisia ​​varauksia. Keinotekoiset solut voivat toimia myös syöttinä taudinaiheuttajille.

Luonto hakkerointi tämä johtaa viime kädessä ajatukseen geneettisestä korjauksesta, ihmisten kiinnittämisestä ja suunnittelusta sekä aivojen rajapintojen avaamisesta suoraa viestintää varten aivojen välillä.

Tällä hetkellä on olemassa paljon ahdistusta ja huolta mahdollisesta ihmisen geneettisen muuntelun mahdollisuudesta. Myös puoltavat argumentit ovat vahvoja, kuten se, että geenimanipulaatiotekniikat voivat auttaa poistamaan taudin. Ne voivat poistaa monia kivun ja ahdistuksen muotoja. Ne voivat lisätä ihmisten älykkyyttä ja pitkäikäisyyttä. Jotkut ihmiset menevät niin pitkälle, että he sanovat voivansa muuttaa ihmisen onnellisuuden ja tuottavuuden mittakaavaa monilla suuruusluokilla.

Geenitekniikkajos sen odotetut seuraukset otettaisiin vakavasti, se voitaisiin nähdä historiallisena tapahtumana, joka on yhtä suuri kuin kambrian räjähdys, joka muutti evoluution vauhtia. Kun useimmat ihmiset ajattelevat evoluutiota, he ajattelevat biologista evoluutiota luonnonvalinnan kautta, mutta kuten käy ilmi, sen muita muotoja voidaan kuvitella.

XNUMX-luvuista lähtien ihmiset alkoivat muokata kasvien ja eläinten DNA:ta (Katso myös: ), luominen geenimuunneltuja elintarvikkeitajne. Tällä hetkellä puoli miljoonaa lasta syntyy joka vuosi IVF:n avulla. Yhä useammin näihin prosesseihin kuuluu myös alkioiden sekvensointi sairauksien seulomiseksi ja elinkelpoisimman alkion määrittäminen (geenitekniikan muoto, vaikkakaan ilman varsinaisia ​​aktiivisia muutoksia genomissa).

CRISPR:n ja vastaavien teknologioiden (6) myötä olemme nähneet DNA:n todellisten muutosten tekemisen tutkimuksen nousukauden. Vuonna 2018 He Jiankui loi ensimmäiset geneettisesti muunnetut lapset Kiinaan, minkä vuoksi hänet lähetettiin vankilaan. Tämä kysymys on tällä hetkellä kiivasta eettisen keskustelun aihe. Vuonna 2017 Yhdysvaltain kansallinen tiedeakatemia ja National Academy of Medicine hyväksyivät ihmisen genomin muokkauksen käsitteen, mutta vasta "sen jälkeen, kun on löydetty vastaukset turvallisuutta ja suorituskykyä koskeviin kysymyksiin" ja "vain vakavien sairauksien tapauksessa ja tiiviissä valvonnassa". "

"Suunnittelijavauvojen" näkökulma, eli ihmisten suunnitteleminen valitsemalla ne piirteet, jotka lapsen syntyessä pitää, aiheuttaa kiistaa. Tämä ei ole toivottavaa, koska uskotaan, että vain varakkaat ja etuoikeutetut voivat käyttää tällaisia ​​menetelmiä. Vaikka tällainen suunnittelu on teknisesti mahdotonta pitkään aikaan, se on jopa sitä geenimanipulaatiota vikoja ja sairauksia koskevien geenien poistamista ei ole arvioitu selkeästi. Jälleen, kuten monet pelkäävät, tämä on vain muutaman valitun saatavilla.

Tämä ei kuitenkaan ole niin yksinkertaista painikkeiden leikkaamista ja sisällyttämistä kuin ne, jotka ovat perehtyneet CRISPRiin pääasiassa lehdistön kuvien perusteella, kuvittelevat. Yksi tai kaksi geeniä eivät hallitse monia ihmisen ominaisuuksia ja alttiutta sairastua. Sairaudet vaihtelevat jolla on yksi geeni, luovat edellytykset useille tuhansille riskivaihtoehdoille, lisäävät tai vähentävät alttiutta ympäristötekijöille. Vaikka monet sairaudet, kuten masennus ja diabetes, ovat monigeenisiä, jopa pelkkä yksittäisten geenien poistaminen auttaa usein. Esimerkiksi Verve kehittää geeniterapiaa, joka vähentää sydän- ja verisuonisairauksien esiintyvyyttä, joka on yksi johtavista kuolinsyistä maailmanlaajuisesti. suhteellisen pienet versiot genomista.

Monimutkaisiin tehtäviin, ja yksi niistä taudin polygeeninen perusta, tekoälyn käytöstä on viime aikoina tullut resepti. Se perustuu yrityksiin, kuten se, joka alkoi tarjota vanhemmille polygeenistä riskinarviointia. Lisäksi sekvensoidut genomitietojoukot kasvavat ja laajenevat (joissakin on sekvensoitu yli miljoona genomia), mikä lisää koneoppimismallien tarkkuutta ajan myötä.

aivoverkosto

Kirjassaan Miguel Nicolelis, yksi niin sanotun "aivohakkeroinnin" pioneereista, kutsui viestintää ihmiskunnan tulevaisuudeksi, lajimme evoluution seuraavaksi vaiheeksi. Hän suoritti tutkimusta, jossa hän yhdisti useiden rottien aivot käyttämällä kehittyneitä istutettuja elektrodeja, jotka tunnetaan aivojen ja aivojen rajapinnoina.

Nicolelis ja hänen kollegansa kuvailivat saavutusta ensimmäiseksi "orgaaniseksi tietokoneeksi", jossa elävät aivot on kytketty toisiinsa ikään kuin ne olisivat useita mikroprosessoreita. Tämän verkoston eläimet ovat oppineet synkronoimaan hermosolujensa sähköisen toiminnan samalla tavalla kuin yksittäisissä aivoissa. Verkottuneista aivoista on testattu muun muassa niiden kykyä erottaa kaksi erilaista sähköistä ärsykemallia, ja ne toimivat yleensä yksittäisten eläinten paremmin. Jos rottien toisiinsa yhdistetyt aivot ovat "älykkäämpiä" kuin minkään yksittäisen eläimen aivot, kuvittele ihmisen aivojen yhdistämän biologisen supertietokoneen ominaisuudet. Tällainen verkosto voisi antaa ihmisille mahdollisuuden työskennellä yli kielimuurien. Lisäksi, jos rottatutkimuksen tulokset ovat oikeat, ihmisaivojen verkostoituminen voi parantaa suorituskykyä, tai siltä näyttää.

Äskettäin on tehty kokeita, jotka mainitaan myös MT:n sivuilla ja joissa yhdistettiin pienen verkoston aivotoimintaa. Kolme eri huoneissa istuvaa ihmistä työskenteli yhdessä lohkon suuntaamiseksi oikein, jotta se voisi kuroa umpeen muiden lohkojen välillä Tetris-tyyppisessä videopelissä. Kaksi ihmistä, jotka toimivat "lähettäjinä" ja joiden päässä oli elektroenkefalografit (EEG), jotka tallensivat heidän aivojensa sähköisen toiminnan, näkivät raon ja tiesivät, oliko lohkoa käännettävä sopimaan. Kolmas henkilö, joka toimi "vastaanottajana", ei tiennyt oikeaa ratkaisua ja joutui luottamaan suoraan lähettäjien aivoista lähetettyihin ohjeisiin. Yhteensä viittä ihmisryhmää testattiin tällä "BrainNet"-nimisellä verkostolla (7), ja he saavuttivat tehtävässä keskimäärin yli 80 % tarkkuuden.

7. Kuva BrainNet-kokeesta

Asian vaikeuttamiseksi tutkijat lisäsivät joskus kohinaa yhden lähettäjän lähettämään signaaliin. Ristiriitaisten tai moniselitteisten ohjeiden edessä vastaanottajat oppivat nopeasti tunnistamaan lähettäjän ja noudattamaan tarkempia ohjeita. Tutkijat huomauttavat, että tämä on ensimmäinen raportti, jonka mukaan monien ihmisten aivot on kytketty täysin ei-invasiivisella tavalla. He väittävät, että niiden ihmisten määrä, joiden aivot voidaan verkottaa, on käytännössä rajaton. He ehdottavat myös, että tiedonsiirtoa ei-invasiivisilla menetelmillä voidaan parantaa samanaikaisella aivotoiminnan kuvantamisella (fMRI), koska tämä mahdollisesti lisää lähetystoiminnan harjoittajan välittämän tiedon määrää. FMRI ei kuitenkaan ole helppo toimenpide, ja se vaikeuttaa jo ennestään erittäin vaikeaa tehtävää. Tutkijat spekuloivat myös, että signaali voitaisiin kohdistaa tietyille aivojen alueille, jotta vastaanottajan aivoissa havaitaan tietystä semanttisesta sisällöstä.

Samaan aikaan työkalut invasiivisempaan ja mahdollisesti tehokkaampaan aivoyhteyksiin kehittyvät nopeasti. Elon Musk ilmoitti äskettäin kehittävänsä XNUMX-elektrodeja sisältävän BCI-istutteen, joka mahdollistaa laajan viestinnän tietokoneiden ja aivojen hermosolujen välillä. (DARPA) on kehittänyt implantoitavan hermorajapinnan, joka pystyy ampumaan samanaikaisesti miljoona hermosolua. Vaikka näitä BCI-moduuleja ei ole erityisesti suunniteltu yhteentoimiviksi aivot-aivotei ole vaikea kuvitella, että niitä voidaan käyttää sellaisiin tarkoituksiin.

Edellä mainittujen lisäksi on olemassa toinen käsitys "biohakkerointi", joka on muotia varsinkin Piilaaksossa ja koostuu erilaisista hyvinvointitoimenpiteistä, joilla on joskus kyseenalainen tieteellinen perusta. Niihin kuuluu erilaisia ​​ruokavalioita ja liikuntatekniikoita sekä mm. nuoren verensiirto sekä ihonalaisten sirujen istuttaminen. Tässä tapauksessa rikkaat ajattelevat jotain "hakkerointikuolemaa" tai vanhuutta. Toistaiseksi ei ole vakuuttavia todisteita siitä, että heidän käyttämänsä menetelmät voivat merkittävästi pidentää elämää, puhumattakaan kuolemattomuudesta, josta jotkut haaveilevat.