Табиғатты бұзу

Табиғаттың өзі бізге аралар сияқты табиғатқа кіруді үйрете алады, оларды Цюрихтегі ETH-тен Марк Мешер мен Консуэло Де Мораес өсімдіктердің гүлденуіне «көтермелеу» үшін жапырақтарды шебер тістейтінін атап өтті.

Бір қызығы, бұл жәндіктерді емдеу әдістерін біздің әдістермен қайталау әрекеттері сәтті болмады және ғалымдар қазір жәндіктердің жапырақтарды тиімді зақымдауының құпиясы олар қолданатын ерекше үлгіде немесе аралардың кейбір заттарды енгізуінде жатыр ма деген сұрақ туындайды. Басқаларға биохакинг өрістері дегенмен, біз жақсырақ жұмыс істеп жатырмыз.

Мысалы, инженерлер жақында қалай екенін анықтады шпинатты қоршаған ортаның сенсорлық жүйелеріне айналдырадыжарылғыш заттардың болуы туралы ескертеді. 2016 жылы инженер-химик Мин Хао Вонг және оның MIT-тегі командасы шпинат жапырақтарына көміртекті нанотүтіктерді ауыстырды. Жарылғыш заттардың іздеріОны өсімдік ауа немесе жер асты сулары арқылы сіңіріп, нанотүтіктерді жасады флуоресцентті сигнал шығарады. Зауыттан мұндай сигналды түсіру үшін кішкентай инфрақызыл камера жапыраққа бағытталған және Raspberry Pi чипіне бекітілген. Камера сигналды анықтағанда, ол электрондық пошта ескертуін іске қосты. Шпинатта наносенсорларды дамытқаннан кейін Вонг бұл технологияға, әсіресе ауыл шаруашылығында құрғақшылық немесе зиянкестер туралы ескерту үшін басқа қолданбаларды жасай бастады.

мысалы, биолюминесценция құбылысы. кальмарда, медузада және басқа теңіз жануарларында. Француз дизайнері Сандра Рей биолюминесценцияны жарықтандырудың табиғи тәсілі ретінде ұсынады, яғни электр қуатынсыз жарық шығаратын «тірі» шамдарды жасау (2). Рэй - биолюминесцентті жарықтандырумен айналысатын Glowee компаниясының негізін қалаушы және бас директоры. Оның болжауынша, бір күні олар көшедегі кәдімгі электр жарығын алмастыра алады.

2. Glowee Lighting визуализациясы

Жарық өндіру үшін Glowee техниктері қатысады биолюминесценция гені Гавай балықтарынан E. coli бактерияларына айналады, содан кейін олар осы бактерияларды өсіреді. ДНҚ-ны бағдарламалау арқылы инженерлер жарықтың өшіп-қосу кезіндегі түсін, сондай-ақ басқа да көптеген модификацияларды басқара алады. Бұл бактериялар тірі және жарқыраған болуы үшін оларға күтім жасау және тамақтандыру қажет, сондықтан компания жарықты ұзағырақ ұстау үшін жұмыс істейді. Қазіргі уақытта, дейді Wired-тегі Рей, олардың алты күн бойы жұмыс істеп тұрған бір жүйесі бар. Шамдардың ағымдағы шектеулі қызмет ету мерзімі қазіргі уақытта олардың іс-шаралар немесе фестивальдер үшін қолайлы екенін білдіреді.

Электрондық рюкзактары бар үй жануарлары

Сіз жәндіктерді бақылап, оларға еліктеп көріңіз. Сондай-ақ оларды «бұзуға» және оларды… миниатюралық дрондар. Аралар сенсорлары бар «рюкзактармен» жабдықталған, мысалы, фермерлер өз егістіктерін бақылау үшін пайдаланатындар (3). Микродрондардың мәселесі - қуат. Жәндіктерге қатысты мұндай проблема жоқ. Олар шаршамай ұшады. Инженерлер өздерінің «жүктерін» сенсорлармен, деректерді сақтауға арналған жадпен, орналасқан жерді бақылауға арналған қабылдағыштармен және электрониканы қуаттандыруға арналған батареялармен (яғни сыйымдылығы әлдеқайда аз) - барлығы 102 миллиграмм салмақты жүктеді. Жәндіктер күнделікті әрекеттерімен айналысқанда, сенсорлар температура мен ылғалдылықты өлшейді, ал олардың орналасуы радио сигналы арқылы бақыланады. Ұяға оралғаннан кейін деректер жүктеліп, батарея сымсыз зарядталады. Ғалымдар тобы өздерінің технологиясын Living IoT деп атайды.

3. Артында электронды жүйесі бар бамбл ара болып табылатын Live IoT

Макс Планк атындағы орнитология институтының зоологы. Мартин Викельски жануарлардың келе жатқан апаттарды сезіну үшін туа біткен қабілеті бар деген танымал нанымды тексеруді шешті. Викельски жануарларды зондтау жөніндегі халықаралық ICARUS жобасын басқарады. Дизайн мен зерттеудің авторы тіркеген кезде танымал болды GPS маяктары құбылыстардың мінез-құлқына әсерін зерттеу мақсатында үлкен және кіші жануарлар (4). Ғалымдар, басқа нәрселермен қатар, ақ ләйлектердің көп болуы шегірткелердің шабуылын көрсетуі мүмкін екенін, ал үйректердің орналасуы мен дене температурасы құс тұмауының адамдар арасында таралуын көрсетуі мүмкін екенін көрсетті.

4. Мартин Викельски және таратқыш ләйлек

Енді Викельски ежелгі теорияларда жақын арада болатын жер сілкінісі мен жанартау атқылауы туралы жануарлар «білетін» бірдеңе бар-жоғын білу үшін ешкілерді пайдаланады. 2016 жылы Италиядағы Норсиядағы ауқымды жер сілкінісінен кейін бірден Викельски жер сілкінісі болғанға дейін басқаша әрекет ететінін білу үшін эпицентрдің жанындағы малдарды жағалады. Әрбір жаға екеуін де қамтыды GPS бақылау құрылғысыакселерометр сияқты.

Кейін ол мұндай тәулік бойы бақылау арқылы «қалыпты» мінез-құлықты анықтауға, содан кейін ауытқуларды іздеуге болатынын түсіндірді. Викельски және оның командасы жануарлардың жер сілкінісі болғанға дейін бірнеше сағат ішінде үдеуін арттырғанын атап өтті. Ол жер сілкінісінің ошағынан қашықтығына байланысты 2 сағаттан 18 сағатқа дейінгі «ескерту кезеңдерін» байқады. Викельски жануарлардың бастапқы деңгейге қатысты ұжымдық мінез-құлқына негізделген апат туралы ескерту жүйесіне патент алуға өтініш береді.

Фотосинтез тиімділігін арттыру

Жер бүкіл әлемде өсетіндіктен өмір сүреді фотосинтездің жанама өнімі ретінде оттегін шығарадыал кейбіреулері қосымша құнарлы тағамға айналады. Алайда миллиондаған жылдарға созылған эволюцияға қарамастан фотосинтез жетілмеген. Иллинойс университетінің зерттеушілері фотосинтездегі ақауларды түзету жұмыстарын бастады, бұл егін өнімділігін 40 пайызға дейін арттыруы мүмкін деп есептейді.

Олар назар аударды фототыныс алу деп аталатын процессбұл фотосинтездің бөлігі емес, оның салдары болып табылады. Көптеген биологиялық процестер сияқты, фотосинтез әрқашан жақсы жұмыс істей бермейді. Фотосинтез кезінде өсімдіктер су мен көмірқышқыл газын сіңіріп, оларды қантқа (тамақ) және оттегіге айналдырады. Өсімдіктерге оттегі қажет емес, сондықтан ол жойылады.

Зерттеушілер рибулоза-1,5-бисфосфат карбоксилаза/оксигеназа (RuBisCO) деп аталатын ферментті бөліп алды. Бұл ақуыз кешені көмірқышқыл газы молекуласын рибулоза-1,5-бисфосфатпен (RuBisCO) байланыстырады. Ғасырлар бойы Жер атмосферасы тотыға бастады, яғни RuBisCO көмірқышқыл газымен араласқан оттегінің көбірек молекулаларымен күресуге мәжбүр болды. Төрт жағдайдың біреуінде RuBisCO қателікпен оттегі молекуласын басып алады және бұл өнімділікке әсер етеді.

Бұл процестің жетілмегендігіне байланысты өсімдіктерде гликолат және аммиак сияқты улы жанама өнімдер қалады. Бұл қосылыстарды өңдеу (фототыныс алу арқылы) фотосинтездің тиімсіздігінен болатын шығындарға қосылатын энергияны қажет етеді. Зерттеу авторлары күріш, бидай және соя осыған байланысты жетіспейтінін және температура көтерілген сайын RuBisCO дәлдігі одан да төмендейтінін атап өтті. Бұл жаһандық жылыну күшейген сайын азық-түлік қорының қысқаруы мүмкін дегенді білдіреді.

Бұл шешім (RIPE) деп аталатын бағдарламаның бөлігі болып табылады және фототыныс алуды тезірек және энергияны тиімдірек ететін жаңа гендерді енгізуді қамтиды. Топ жаңа генетикалық тізбектерді пайдалана отырып, үш баламалы жолды әзірледі. Бұл жолдар 1700 түрлі өсімдік түріне оңтайландырылған. Екі жыл бойы ғалымдар модификацияланған темекінің көмегімен бұл тізбектерді сынап көрді. Бұл ғылымда кең таралған өсімдік, өйткені оның геномы өте жақсы түсініледі. Көбірек фототыныс алудың тиімді жолдары өсімдіктерге олардың өсуіне жұмсалатын энергияның айтарлықтай мөлшерін үнемдеуге мүмкіндік береді. Келесі қадам - ​​соя, бұршақ, күріш және қызанақ сияқты азық-түлік дақылдарына гендерді енгізу.

Жасанды қан жасушалары және гендік үзінділер

Табиғатты бұзу бұл ақыр соңында адамның өзіне әкеледі. Өткен жылы жапондық ғалымдар қан тобына қарамастан кез келген науқасқа қолдануға болатын жасанды қан жасап шығарғанын хабарлады, оның жарақат медицинасында бірнеше нақты қолданысы бар. Жақында ғалымдар синтетикалық қызыл қан жасушаларын жасау арқылы одан да үлкен серпіліс жасады (5). Мыналар жасанды қан жасушалары олар өздерінің табиғи әріптестерінің қасиеттерін көрсетіп қана қоймайды, сонымен қатар жетілдірілген мүмкіндіктерге ие. Нью-Мексико университетінің, Сандия ұлттық зертханасының және Оңтүстік Қытай политехникалық университетінің командасы оттегін дененің әртүрлі бөліктеріне тасымалдап қана қоймай, сонымен қатар дәрі-дәрмектерді жеткізе алатын, токсиндерді сезетін және басқа да тапсырмаларды орындай алатын қызыл қан жасушаларын жасады. .

5. Синтетикалық қан жасушасы

Жасанды қан жасушаларын жасау процесі ол алдымен кремнеземнің жұқа қабатымен, содан кейін оң және теріс полимерлердің қабаттарымен қапталған табиғи жасушалармен басталды. Содан кейін кремний диоксиді оюланады және ақырында беті табиғи эритроциттік мембраналармен жабылады. Бұл мөлшері, пішіні, заряды және беткі белоктары нақтыға ұқсас жасанды эритроциттердің пайда болуына әкелді.

Сонымен қатар, зерттеушілер жаңадан пайда болған қан жасушаларының икемділігін модель капиллярларындағы кішкентай саңылаулардан итеру арқылы көрсетті. Ақырында, тышқандарда сыналған кезде, 48 сағат айналымнан кейін де улы жанама әсерлер табылған жоқ. Сынақтар бұл жасушаларды гемоглобинмен, қатерлі ісікке қарсы препараттармен, уыттылық сенсорларымен немесе магниттік нанобөлшектермен жүктеп, олардың әртүрлі заряд түрлерін көтере алатынын көрсетті. Жасанды жасушалар патогендерге жем ретінде де әрекет ете алады.

Табиғатты бұзу Бұл, сайып келгенде, генетикалық түзету, адамдарды бекіту және инженерлік ету идеясына және ми арасындағы тікелей өзара әрекеттесу үшін ми интерфейстерін ашуға әкеледі.

Қазіргі уақытта адамның генетикалық модификациясының болашағы туралы алаңдаушылық пен алаңдаушылық көп. Пайдасына дәлелдер де күшті, мысалы, генетикалық манипуляция әдістері ауруды жоюға көмектеседі. Олар ауырсыну мен мазасыздықтың көптеген түрлерін жоя алады. Олар адамдардың интеллектісі мен ұзақ өмір сүруін арттыра алады. Кейбір адамдар адам бақыты мен өнімділігінің ауқымын көптеген деңгейлер бойынша өзгерте алатынын айту үшін барады.

Генетикалық инженерияегер оның күтілетін салдары байыппен қабылданса, оны эволюция қарқынын өзгерткен кембрийлік жарылыспен тең тарихи оқиға ретінде қарастыруға болады. Көптеген адамдар эволюция туралы ойлағанда, олар табиғи сұрыптау арқылы биологиялық эволюцияны ойлайды, бірақ белгілі болғандай, оның басқа формаларын елестетуге болады.

ХNUMX жылдардан бастап адамдар өсімдіктер мен жануарлардың ДНҚ-сын өзгерте бастады (сондай-ақ қараңыз: ), құру генетикалық түрлендірілген тағамдарт.б. Қазіргі уақытта ЭКО көмегімен жыл сайын жарты миллион бала дүниеге келеді. Барған сайын бұл процестерге ауруларды скрининг үшін эмбриондарды секвенирлеу және ең өміршең эмбрионды анықтау кіреді (геномдағы нақты белсенді өзгерістерсіз болса да гендік инженерияның бір түрі).

CRISPR және соған ұқсас технологиялардың пайда болуымен (6) біз ДНҚ-ға нақты өзгерістер енгізуге бағытталған зерттеулердің серпілісінің куәсі болдық. 2018 жылы Хэ Цзянькуи Қытайда бірінші генетикалық модификацияланған балаларды жасап, ол үшін түрмеге қамалды. Бұл мәселе қазір қызу этикалық пікірталастың тақырыбы болып табылады. 2017 жылы АҚШ Ұлттық ғылым академиясы мен Ұлттық медицина академиясы адам геномын редакциялау тұжырымдамасын мақұлдады, бірақ тек «қауіпсіздік және өнімділік сұрақтарына жауап тапқаннан кейін» және «тек ауыр аурулар жағдайында және мұқият бақылауда. "

«Дизайнер сәбилердің» көзқарасы, яғни бала туылуы керек қасиеттерді таңдау арқылы адамдарды жобалау дау туғызады. Бұл жағымсыз, өйткені мұндай әдістерге тек ауқатты және артықшылықты адамдар ғана қол жеткізе алады деп есептеледі. Мұндай дизайн ұзақ уақыт бойы техникалық мүмкін емес болса да, ол тіпті болады генетикалық манипуляция ақаулар мен аурулардың гендерін жоюға қатысты нақты бағаланбаған. Тағы да, көпшілік қорқатындықтан, бұл тек таңдаулы бірнеше адамға ғана қолжетімді болады.

Дегенмен, бұл CRISPR-мен негізінен баспасөздегі иллюстрациялардан таныс адамдар елестететіндей, түймелерді қиып алу және қосу оңай емес. Адамның көптеген ерекшеліктері мен ауруға бейімділігі бір немесе екі генмен бақыланбайды. Аурулар арасында бір гені бар, мыңдаған тәуекел нұсқалары үшін жағдай жасау, қоршаған орта факторларына сезімталдықты арттыру немесе азайту. Дегенмен, депрессия және қант диабеті сияқты көптеген аурулар полигенді болғанымен, тіпті жеке гендерді кесіп тастау жиі көмектеседі. Мысалы, Верве бүкіл әлем бойынша өлім-жітімнің жетекші себептерінің бірі болып табылатын жүрек-қан тамырлары ауруларының таралуын азайтатын гендік терапияны әзірлеуде. геномның салыстырмалы түрде шағын басылымдары.

Күрделі тапсырмалар үшін және олардың біреуі аурудың полигендік негізі, жасанды интеллект қолдану соңғы уақытта рецептке айналды. Ол ата-аналарға полигендік тәуекелді бағалауды ұсына бастаған компанияларға негізделген. Сонымен қатар, реттелген геномдық деректер жинақтары үлкейіп келеді (кейбіреулерінде миллионнан астам геномдар реттелген), бұл уақыт өте келе машиналық оқыту үлгілерінің дәлдігін арттырады.

ми желісі

Мигель Николелис өзінің кітабында қазіргі уақытта «миды бұзу» деп аталатын нәрсенің бастаушыларының бірі коммуникацияны адамзаттың болашағы, біздің түр эволюциясының келесі кезеңі деп атады. Ол ми-ми интерфейсі деп аталатын күрделі имплантацияланған электродтарды пайдаланып, бірнеше егеуқұйрықтың миын байланыстырған зерттеу жүргізді.

Николелис және оның әріптестері бұл жетістікті бірнеше микропроцессорлар сияқты біріктірілген тірі миы бар алғашқы «органикалық компьютер» деп сипаттады. Бұл желідегі жануарлар өздерінің жүйке жасушаларының электрлік белсенділігін кез келген жеке мидағы сияқты синхрондауды үйренді. Желілік ми электрлік тітіркендіргіштердің екі түрлі үлгісін ажырату қабілеті сияқты нәрселер үшін сыналған және олар әдетте жеке жануарлардан асып түседі. Егер егеуқұйрықтардың бір-бірімен байланысқан миы кез-келген жануардың миымен салыстырғанда «ақылды» болса, адам миымен өзара байланысқан биологиялық суперкомпьютердің мүмкіндіктерін елестетіп көріңіз. Мұндай желі адамдарға тілдік кедергілер арқылы жұмыс істеуге мүмкіндік береді. Сондай-ақ, егеуқұйрықтарды зерттеудің нәтижелері дұрыс болса, адам миын желіге қосу өнімділікті жақсартуы мүмкін немесе солай көрінеді.

Жақында МТ беттерінде айтылған эксперименттер болды, ол адамдардың шағын желісінің ми белсенділігін біріктірді. Әртүрлі бөлмелерде отырған үш адам блокты дұрыс бағыттау үшін бірге жұмыс істеді, осылайша ол Tetris тәрізді бейне ойынында басқа блоктар арасындағы алшақтықты жоюға мүмкіндік берді. Бастарында миының электрлік белсенділігін жазып алатын электроэнцефалографтары (ЭЭГ) бар «жіберуші» ретінде әрекет еткен екі адам алшақтықты көріп, блокты сәйкестендіру үшін айналдыру қажет пе екенін білді. «Алушы» рөлін атқаратын үшінші адам дұрыс шешімді білмей, жіберушілердің миынан тікелей жіберілген нұсқауларға сенуге мәжбүр болды. «BrainNet» (7) деп аталатын осы желімен барлығы бес адамдар тобы сынақтан өтті және олар тапсырма бойынша орташа есеппен 80%-дан астам дәлдікке қол жеткізді.

7. BrainNet экспериментінен фото

Істі қиындату үшін зерттеушілер кейде жіберушілердің бірі жіберген сигналға шу қосты. Қарама-қайшы немесе анық емес бағыттармен бетпе-бет келген алушылар жіберушінің нақты нұсқауларын анықтауды және орындауды тез үйренді. Зерттеушілер бұл көптеген адамдардың миы толығымен инвазивті емес жолмен қосылғаны туралы алғашқы есеп екенін атап өтті. Олар миы желіге қосылуы мүмкін адамдардың саны іс жүзінде шексіз екенін айтады. Олар сондай-ақ инвазивті емес әдістерді қолдану арқылы ақпаратты беруді бір уақытта ми белсенділігін бейнелеу (fMRI) арқылы жақсартуға болады деп болжайды, өйткені бұл хабар таратушы жеткізе алатын ақпарат көлемін арттыруы мүмкін. Дегенмен, fMRI оңай процедура емес және ол онсыз да өте қиын тапсырманы қиындатады. Зерттеушілер сонымен қатар сигнал қабылдаушының миындағы белгілі бір семантикалық мазмұн туралы хабардар болу үшін мидың белгілі бір аймақтарына бағытталған болуы мүмкін деп болжайды.

Сонымен қатар, мидың инвазивті және тиімдірек қосылуына арналған құралдар тез дамып келеді. Илон Маск жақында мидағы компьютерлер мен жүйке жасушалары арасындағы кең байланысты қамтамасыз ету үшін XNUMX электродтары бар BCI имплантасының дамуы туралы хабарлады. (DARPA) бір уақытта миллион жүйке жасушаларын іске қосуға қабілетті имплантацияланатын нейрондық интерфейсті әзірледі. Бұл BCI модульдері өзара әрекеттесу үшін арнайы жасалмағанымен ми-миоларды осындай мақсаттарда пайдалануға болатынын елестету қиын емес.

Жоғарыда айтылғандардан басқа, әсіресе Силикон алқабында сәнге айналған және кейде күмәнді ғылыми негіздері бар сауықтыру процедураларының әртүрлі түрлерінен тұратын «биохакинг» туралы тағы бір түсінік бар. Олардың арасында әртүрлі диеталар мен жаттығу әдістері, сондай-ақ, соның ішінде. жас қанды құю, сондай-ақ тері астындағы чиптерді имплантациялау. Мұндайда байлардың ойына «өлімді бұзу» немесе кәрілік сияқты нәрсе келеді. Әзірге олар қолданатын әдістер кейбіреулер армандайтын өлместік туралы айтпағанда, өмірді айтарлықтай ұзартатынына сенімді дәлелдер жоқ.