Természet hackelés

Maga a természet is megtaníthat bennünket arra, hogyan kell behatolni a természetbe, mint a méhek, amelyekről Mark Mescher és Consuelo De Moraes, az ETH-tól Zürichben megjegyezték, hogy szakszerűen rágcsálják a leveleket, hogy „bátorítsák” a növényeket a virágzásra.

Érdekes módon ezeknek a rovarkezeléseknek a módszereinkkel való megismétlésére tett kísérletek sikertelenek voltak, és a tudósok most azon töprengenek, vajon a levelek hatékony rovarkárosításának titka az általuk használt egyedi mintában, vagy esetleg abban, hogy a méhek bejuttatnak bizonyos anyagokat. Másokon biohacking mezők mi azonban jobban járunk.

Például a mérnökök nemrégiben felfedezték, hogyan alakítsa a spenótot környezeti érzékszervi rendszerréamely figyelmeztetheti Önt a robbanóanyag jelenlétére. 2016-ban Ming Hao Wong vegyészmérnök és csapata az MIT-nél szén nanocsöveket ültetett át spenótlevelekbe. Robbanóanyag nyomaiamelyeket a növény a levegőn vagy a talajvízen keresztül felszívott, nanocsöveket készített fluoreszkáló jelet bocsátanak ki. Egy ilyen gyári jel rögzítésére egy kis infravörös kamerát irányítottak a levélre, és egy Raspberry Pi chiphez erősítették. Amikor a kamera jelet észlelt, e-mailes riasztást adott ki. Miután kifejlesztett nanoszenzorokat spenótban, Wong más alkalmazásokat kezdett fejleszteni a technológia számára, különösen a mezőgazdaságban, hogy figyelmeztesse a szárazságra vagy a kártevőkre.

például a biolumineszcencia jelensége. tintahalban, medúzában és más tengeri élőlényekben. Sandra Rey francia tervező a biolumineszcenciát, mint a világítás természetes módját mutatja be, vagyis "élő" lámpák létrehozását, amelyek elektromosság nélkül bocsátanak ki fényt (2). Ray a Glowee, egy biolumineszcens világítással foglalkozó cég alapítója és vezérigazgatója. Azt jósolja, hogy egy napon képesek lesznek lecserélni a hagyományos elektromos közvilágítást.

2. Glowee Lighting Visualization

A fénygyártáshoz a Glowee technikusai vesznek részt biolumineszcencia gén a hawaii tintahalból E. coli baktériumokká alakítják, majd tenyésztik ezeket a baktériumokat. A DNS programozásával a mérnökök szabályozhatják a fény színét annak ki- és bekapcsolásakor, valamint sok más módosítást is. Ezeket a baktériumokat nyilvánvalóan ápolni és táplálni kell, hogy életben maradjanak és ragyogjanak, ezért a cég azon dolgozik, hogy a lámpa hosszabb ideig égjen. Jelenleg, mondja Rei, a Wirednél, egy rendszerük van, amely hat napja fut. A lámpatestek jelenlegi korlátozott élettartama azt jelenti, hogy jelenleg leginkább rendezvényekre vagy fesztiválokra alkalmasak.

Háziállatok elektronikus hátizsákokkal

Megnézheti a rovarokat, és megpróbálhatja utánozni őket. Megpróbálhatja „feltörni” és felhasználni őket… miniatűr drónok. A poszméheket érzékelőkkel ellátott „hátizsákokkal” látják el, például olyanokkal, amelyeket a gazdálkodók használnak földjük megfigyelésére (3). A mikrodrónok problémája az energia. A rovarokkal nincs ilyen probléma. Fáradhatatlanul repülnek. A mérnökök érzékelőkkel, memóriával az adattároláshoz, vevőkkel a helymeghatározáshoz és akkumulátorokkal (azaz sokkal kisebb kapacitású) megtöltötték „poggyászukat” – ezek mindegyike 102 milligrammot nyomott. Miközben a rovarok végzik napi tevékenységüket, az érzékelők mérik a hőmérsékletet és a páratartalmat, és rádiójellel követik a helyzetüket. A kaptárba való visszatérés után az adatok letöltésre kerülnek, és az akkumulátor vezeték nélkül töltődik. A tudósok csapata technológiájukat Living IoT-nek nevezi.

3. Élő IoT, ami egy darázs, a hátán elektronikus rendszerrel

Zoológus a Max Planck Madártani Intézetben. Martin Wikelski úgy döntött, hogy próbára teszi azt a közhiedelmet, hogy az állatok veleszületett képességgel rendelkeznek a közelgő katasztrófák érzékelésére. Wikelski az ICARUS nevű nemzetközi állatérzékelési projektet vezeti. A terv és a kutatás szerzője akkor vált ismertté, amikor csatolta GPS jeladók állatok (4), nagyok és kicsik egyaránt, annak érdekében, hogy tanulmányozzák a jelenségek viselkedésükre gyakorolt ​​hatását. A tudósok egyebek mellett kimutatták, hogy a fehér gólyák fokozott jelenléte a sáskafertőzésekre utalhat, a tőkés récék elhelyezkedése és testhőmérséklete pedig a madárinfluenza emberek közötti terjedésére utalhat.

4. Martin Wikelski és az adó gólya

Wikelski most kecskéket használ, hogy kiderítse, van-e valami az ősi elméletekben, amit az állatok „tudnak” a közelgő földrengésekről és vulkánkitörésekről. Közvetlenül a 2016-os olaszországi Norcia hatalmas földrengés után Wikelski nyakörvvel vette fel az állatállományt az epicentrum közelében, hogy megnézze, másként viselkedtek-e a sokkhatás előtt. Mindegyik nyakörv mindkettőt tartalmazta GPS nyomkövető eszközmint egy gyorsulásmérő.

Később kifejtette, hogy ilyen éjjel-nappali megfigyeléssel meg lehet határozni a "normális" viselkedést, majd meg lehet keresni a rendellenességeket. Wikelski és csapata megjegyezte, hogy az állatok a földrengés előtti órákban növelték a gyorsulásukat. Az epicentrumtól való távolságtól függően 2 és 18 óra közötti "figyelmeztető időszakokat" figyelt meg. Wikelski szabadalmat kér egy olyan katasztrófajelző rendszerre, amely az állatok közös viselkedésén alapul az alapvonalhoz képest.

Javítja a fotoszintézis hatékonyságát

A Föld azért él, mert a világ minden táján ültet a fotoszintézis melléktermékeként oxigént bocsátanak kiés némelyikük további tápláló élelmiszerekké válik. A fotoszintézis azonban tökéletlen, a sok millió éves evolúció ellenére. Az Illinoisi Egyetem kutatói megkezdték a fotoszintézis hibáinak kijavítását, ami véleményük szerint akár 40 százalékkal növelheti a terméshozamot.

Arra koncentráltak fotorespirációnak nevezett folyamatami nem annyira a fotoszintézis része, mint inkább következménye. Sok biológiai folyamathoz hasonlóan a fotoszintézis sem mindig működik tökéletesen. A fotoszintézis során a növények vizet és szén-dioxidot vesznek fel, és cukrokká (táplálékká) és oxigénné alakítják. A növényeknek nincs szükségük oxigénre, ezért azt eltávolítják.

A kutatók a ribulóz-1,5-biszfoszfát-karboxiláz/oxigenáz (RuBisCO) nevű enzimet izolálták. Ez a fehérjekomplex egy szén-dioxid molekulát köt a ribulóz-1,5-biszfoszfáthoz (RuBisCO). Az évszázadok során a Föld légköre oxidáltabbá vált, ami azt jelenti, hogy a RuBisCO-nak több szén-dioxiddal kevert oxigénmolekulával kell megküzdenie. Négy esetből egy esetben a RuBisCO tévedésből befog egy oxigénmolekulát, és ez befolyásolja a teljesítményt.

Ennek a folyamatnak a tökéletlensége miatt a növényekben mérgező melléktermékek maradnak, például glikolát és ammónia. Ezeknek a vegyületeknek a feldolgozása (fotorespirációval) energiát igényel, amely hozzáadódik a fotoszintézis elégtelenségéből adódó veszteségekhez. A tanulmány készítői megjegyzik, hogy emiatt hiányzik a rizs, a búza és a szójabab, és a hőmérséklet emelkedésével a RuBisCO még kevésbé pontos. Ez azt jelenti, hogy a globális felmelegedés erősödésével csökkenhet az élelmiszer-ellátás.

Ez a megoldás a (RIPE) nevű program része, és olyan új gének bevezetését jelenti, amelyek gyorsabbá és energiahatékonyabbá teszik a fotolégzést. A csapat három alternatív útvonalat dolgozott ki az új genetikai szekvenciák felhasználásával. Ezeket az útvonalakat 1700 különböző növényfajra optimalizálták. A tudósok két évig tesztelték ezeket a szekvenciákat módosított dohány segítségével. A tudományban gyakori növény, mert genomja rendkívül jól ismert. Több a fotorespiráció hatékony módjai lehetővé teszik a növények számára, hogy jelentős mennyiségű energiát takarítsanak meg, amelyet a növekedésükhöz felhasználhatnak. A következő lépés a gének bejuttatása olyan élelmiszernövényekbe, mint a szójabab, a bab, a rizs és a paradicsom.

Mesterséges vérsejtek és génkivágások

Természet hackelés ez végül magához az emberhez vezet. Tavaly japán tudósok arról számoltak be, hogy kifejlesztettek egy olyan mesterséges vért, amely vércsoporttól függetlenül bármely betegen alkalmazható, és amely számos valós életben alkalmazható a traumagyógyászatban. A közelmúltban a tudósok még nagyobb áttörést értek el szintetikus vörösvérsejtek létrehozásával (5). Ezek mesterséges vérsejtek nemcsak természetes társaik tulajdonságait mutatják meg, hanem fejlett képességekkel is rendelkeznek. Az Új-Mexikói Egyetem, a Sandia National Laboratory és a South China Polytechnic University csapata vörösvérsejteket hozott létre, amelyek nemcsak oxigént szállítanak a test különböző részeibe, hanem gyógyszereket is szállítanak, méreganyagokat érzékelnek és egyéb feladatokat is ellátnak. .

5. Szintetikus vérsejt

A mesterséges vérsejtek létrehozásának folyamata természetes sejtek indították el, amelyeket először vékony szilícium-dioxid réteggel, majd pozitív és negatív polimerrétegekkel vontak be. A szilícium-dioxidot ezután maratják, végül a felületet természetes eritrocita membránokkal borítják. Ez mesterséges eritrociták létrejöttéhez vezetett, amelyek mérete, alakja, töltése és felületi fehérjei hasonlóak a valódiakéhoz.

Ezenkívül a kutatók bemutatták az újonnan képződött vérsejtek rugalmasságát azáltal, hogy átnyomták őket a modellkapillárisok apró résein. Végül, amikor egereken tesztelték, nem találtak toxikus mellékhatásokat még 48 órás keringés után sem. A tesztek megtöltötték ezeket a sejteket hemoglobinnal, rákellenes gyógyszerekkel, toxicitás-érzékelőkkel vagy mágneses nanorészecskékkel, hogy megmutassák, különböző típusú töltéseket hordozhatnak. A mesterséges sejtek csaliként is szolgálhatnak a kórokozók számára.

Természet hackelés ez végül a genetikai korrekció, az emberek rögzítésének és megtervezésének gondolatához, valamint az agyi interfészek megnyitásához vezet az agyak közötti közvetlen kommunikációhoz.

Jelenleg nagy a szorongás és aggodalom az emberi genetikai módosítás kilátásai miatt. A mellett szóló érvek is erősek, például, hogy a génmanipulációs technikák segíthetik a betegség megszüntetését. Kiküszöbölhetik a fájdalom és a szorongás számos formáját. Növelhetik az emberek intelligenciáját és hosszú élettartamát. Vannak, akik odáig mennek, hogy azt mondják, sok nagyságrenddel megváltoztathatják az emberi boldogság és termelékenység mértékét.

Génmanipulációha komolyan vesszük a várható következményeket, akkor történelmi eseménynek tekinthető, egyenrangú a kambriumi robbanással, amely megváltoztatta az evolúció ütemét. Amikor a legtöbb ember az evolúcióra gondol, a természetes szelekción keresztüli biológiai evolúcióra gondol, de mint kiderült, ennek más formái is elképzelhetők.

Az XNUMX-es évektől kezdve az emberek elkezdték módosítani a növények és állatok DNS-ét (Lásd még: ), létrehozása génmódosított élelmiszerekstb. Jelenleg évente félmillió gyermek születik IVF segítségével. Ezek a folyamatok egyre gyakrabban tartalmazzák az embriók szekvenálását is a betegségek szűrése érdekében, valamint a legéletképesebb embrió meghatározását (a géntechnológia egyik formája, bár a genom tényleges aktív megváltoztatása nélkül).

A CRISPR és a hasonló technológiák (6) megjelenésével a DNS valódi megváltoztatására irányuló kutatások fellendülését tapasztaltuk. 2018-ban He Jiankui megalkotta az első génmódosított gyerekeket Kínában, amiért börtönbe került. Ez a kérdés jelenleg heves etikai vita tárgya. 2017-ben az Egyesült Államok Nemzeti Tudományos Akadémiája és a Nemzeti Orvostudományi Akadémia jóváhagyta az emberi genom szerkesztésének koncepcióját, de csak "a biztonság és a teljesítmény kérdéseire adott válaszok megtalálása után" és "csak súlyos betegségek esetén és szigorú felügyelet mellett". "

A "designer babák" nézőpontja, vagyis az emberek tervezése a gyermek születéséhez szükséges tulajdonságok kiválasztásával, vitákat vált ki. Ez nem kívánatos, mivel úgy gondolják, hogy csak a gazdagok és a kiváltságosok férhetnek hozzá az ilyen módszerekhez. Még ha egy ilyen kialakítás műszakilag hosszú ideig lehetetlen, akkor is az lesz genetikai manipuláció a hibák és betegségek gének delécióját illetően nem értékelték egyértelműen. Ismétlem, ahogy sokan félnek, ez csak néhány kiválasztott számára lesz elérhető.

Ez azonban nem olyan egyszerű gombok kivágása és beillesztése, mint azt azok képzelik, akik a CRISPR-t főleg a sajtó illusztrációi alapján ismerik. Sok emberi tulajdonságot és a betegségekre való hajlamot nem egy vagy két gén szabályozza. A betegségek a egy génnel rendelkezik, sok ezer kockázati lehetőség feltételeinek megteremtése, a környezeti tényezők iránti fogékonyság növelése vagy csökkentése. Bár sok betegség, például a depresszió és a cukorbetegség poligén eredetű, gyakran még az egyes gének egyszerű kiiktatása is segít. A Verve például olyan génterápiát fejleszt ki, amely csökkenti a szív- és érrendszeri betegségek előfordulását, amely világszerte az egyik vezető halálok. a genom viszonylag kis kiadásai.

Összetett feladatokhoz, és az egyikhez a betegség poligén alapja, a mesterséges intelligencia használata az utóbbi időben receptté vált. Olyan cégeken alapszik, mint az, amelyek poligén kockázatértékelést kezdtek kínálni a szülőknek. Ezenkívül a szekvenált genomi adatkészletek egyre nagyobbak (egyesekben több mint egymillió genomot szekvenálnak), ami idővel növelni fogja a gépi tanulási modellek pontosságát.

agyi hálózat

Miguel Nicolelis, az úgynevezett „agyhackelés” egyik úttörője könyvében a kommunikációt az emberiség jövőjének, fajunk evolúciójának következő szakaszának nevezte. Kutatást végzett, amelyben több patkány agyát összekapcsolta az agy-agy interfészként ismert kifinomult beültetett elektródák segítségével.

Nicolelis és munkatársai úgy írták le az eredményt, mint az első „szerves számítógépet”, amelyben élő agyak úgy kapcsolódnak egymáshoz, mintha több mikroprocesszor lennének. A hálózatba tartozó állatok megtanulták, hogy idegsejtjeik elektromos aktivitását ugyanúgy szinkronizálják, mint bármely egyéni agyban. A hálózatba kapcsolt agyat olyan dolgokra tesztelték, mint az, hogy képes-e megkülönböztetni két különböző elektromos ingermintát, és ezek általában felülmúlják az egyes állatokat. Ha a patkányok összekapcsolt agya "okosabb", mint bármely állaté, képzeljük el egy emberi agy által összekapcsolt biológiai szuperszámítógép képességeit. Egy ilyen hálózat lehetővé tenné az emberek számára, hogy nyelvi korlátokon átlépve dolgozzanak. Ezenkívül, ha a patkányokon végzett vizsgálat eredményei helyesek, az emberi agy hálózatba szervezése javíthatja a teljesítményt, legalábbis annak tűnik.

A közelmúltban történtek olyan kísérletek, amelyeket az MT oldalain is megemlítenek, és amelyek egy kis emberhálózat agytevékenységének egyesítésére vonatkoztak. Három különböző helyiségben ülő ember dolgozott együtt a blokk helyes elrendezésén, hogy áthidalhassa a szakadékot a többi blokk között egy Tetris-szerű videojátékban. Két ember, akik "küldőként" működtek, fejükön elektroencefalográfokkal (EEG), amelyek rögzítették agyuk elektromos aktivitását, látták a rést, és tudták, hogy a blokkot el kell-e forgatni, hogy illeszkedjen. A „fogadóként” működő harmadik személy nem tudta a helyes megoldást, és a küldők agyából közvetlenül küldött utasításokra kellett hagyatkoznia. Összesen öt embercsoportot teszteltek ezzel a "BrainNet"-nek nevezett hálózattal (7), és átlagosan több mint 80%-os pontosságot értek el a feladat során.

7. Fotó a BrainNet kísérletből

A dolgok megnehezítése érdekében a kutatók néha zajt adtak az egyik küldő által küldött jelhez. Az egymásnak ellentmondó vagy kétértelmű utasításokkal szembesülve a címzettek gyorsan megtanulták azonosítani és követni a küldő pontosabb utasításait. A kutatók megjegyzik, hogy ez az első jelentés, amely szerint sok ember agyát teljesen non-invazív módon csatlakoztatták. Azzal érvelnek, hogy gyakorlatilag korlátlan azoknak a száma, akiknek az agya behálózható. Azt is javasolják, hogy a non-invazív módszerekkel végzett információátvitel javítható szimultán agyi aktivitás képalkotással (fMRI), mivel ez potenciálisan növeli a műsorszolgáltató által továbbítható információ mennyiségét. Az fMRI azonban nem egyszerű eljárás, és megnehezíti az amúgy is rendkívül nehéz feladatot. A kutatók azt is feltételezik, hogy a jel az agy bizonyos területeire irányulhat, hogy tudatosítsák a befogadó agyában a konkrét szemantikai tartalmat.

Ugyanakkor rohamosan fejlődnek az invazívabb és talán hatékonyabb agyi kapcsolódást elősegítő eszközök. Elon Musk nemrég bejelentette egy XNUMX elektródákat tartalmazó BCI implantátum kifejlesztését, amely lehetővé teszi a széles körű kommunikációt a számítógépek és az agy idegsejtjei között. (DARPA) kifejlesztett egy beültethető idegi interfészt, amely képes egyidejűleg egymillió idegsejt kilövésére. Bár ezeket a BCI modulokat nem kifejezetten együttműködésre tervezték agy-agynem nehéz elképzelni, hogy ilyen célokra használhatók.

A fentieken túlmenően létezik egy másik felfogás is a „biohacking”-nek, amely különösen a Szilícium-völgyben divatos, és különféle, olykor kétes tudományos alapokon nyugvó wellness eljárásokból áll. Köztük különféle diéták és edzéstechnikák, valamint fiatal vér transzfúziója, valamint szubkután chipek beültetése. Ebben az esetben a gazdagok olyasmire gondolnak, mint a "hackelés halál" vagy az öregség. Egyelőre nincs meggyőző bizonyíték arra, hogy az általuk alkalmazott módszerek jelentősen meghosszabbíthatják az életet, nem beszélve a halhatatlanságról, amelyről egyesek álmodoznak.