Tabiatni buzish

Tabiatning o'zi bizga asalarilar kabi tabiatni qanday sindirishni o'rgatishi mumkin, ular Mark Mescher va Tsyurixdagi ETH-dan Konsuelo De Moraes o'simliklarning gullashini "rag'batlantirish" uchun barglarni mohirona chayqashlarini ta'kidladilar.

Qizig'i shundaki, bu hasharotlarni davolash usullarini bizning usullar bilan takrorlashga urinishlar muvaffaqiyatli bo'lmadi va olimlar endi hasharotlarning barglarga samarali zarar etkazish siri ular foydalanadigan noyob naqshda yoki asalarilar tomonidan ba'zi moddalarni kiritishda yotadimi, deb o'ylashmoqda. Boshqalar haqida biohacking maydonlari ammo, biz yaxshiroq ish qilyapmiz.

Misol uchun, muhandislar yaqinda qanday qilib kashf qilishdi ismaloqni atrof-muhitning hissiy tizimlariga aylantiringportlovchi moddalar mavjudligi haqida sizni ogohlantirishi mumkin. 2016-yilda kimyo muhandisi Ming Xao Vong va uning MITdagi jamoasi ismaloq barglariga uglerod nanotubalarini ko‘chirib o‘tkazishdi. Portlovchi moddalar izlario'simlik havo yoki er osti suvlari orqali so'rilib, nanotubalarni yasagan lyuminestsent signal chiqaradi. Zavoddan olingan bunday signalni olish uchun kichik infraqizil kamera bargga yo'naltirilgan va Raspberry Pi chipiga biriktirilgan. Kamera signalni aniqlaganida, u elektron pochta ogohlantirishini ishga tushirdi. Ismaloqda nanosensorlarni ishlab chiqqandan so'ng, Vong texnologiya uchun boshqa dasturlarni ishlab chiqishni boshladi, ayniqsa qishloq xo'jaligida qurg'oqchilik yoki zararkunandalardan ogohlantirish uchun.

masalan, bioluminesans hodisasi. kalamar, meduza va boshqa dengiz jonzotlarida. Frantsuz dizayneri Sandra Rey bioluminesansni yorug'likning tabiiy usuli sifatida taqdim etadi, ya'ni elektrsiz yorug'lik chiqaradigan "tirik" chiroqlarni yaratish (2). Rey bioluminesans yoritish kompaniyasi Glowee asoschisi va bosh direktori. Uning bashoratiga ko'ra, bir kun kelib ular an'anaviy elektr ko'cha yoritgichlarini almashtira oladilar.

2. Glowee Lighting Visualization

Yorug'lik ishlab chiqarish uchun Glowee texniklari ishtirok etadilar bioluminesans geni Gavayi qisqichbaqasidan E. coli bakteriyalariga aylanadi va keyin bu bakteriyalarni o'stiradi. DNKni dasturlash orqali muhandislar yorug'lik o'chgan va yoqilganda rangini va boshqa ko'plab modifikatsiyalarni boshqarishi mumkin. Bu bakteriyalar tirik va yorqin bo'lishi uchun ularga g'amxo'rlik qilish va oziqlantirish kerak, shuning uchun kompaniya yorug'likni uzoqroq saqlashga harakat qilmoqda. Ayni damda, deydi Wired-dagi Rei, ularda olti kundan beri ishlayotgan bitta tizim bor. Yoritgichlarning amaldagi cheklangan umri shuni anglatadiki, hozirgi vaqtda ular asosan tadbirlar yoki festivallar uchun mos keladi.

Elektron ryukzakli uy hayvonlari

Siz hasharotlarni tomosha qilishingiz va ularga taqlid qilishga harakat qilishingiz mumkin. Siz ularni “buzishga” urinib ko'rishingiz va ulardan… miniatyura dronlari. Bumblebees datchiklari bilan jihozlangan "ryukzaklar" bilan jihozlangan, masalan, fermerlar o'z dalalarini kuzatish uchun foydalanadiganlar (3). Mikrodronlar bilan bog'liq muammo - bu quvvat. Hasharotlar bilan bunday muammo yo'q. Ular tinim bilmay uchadilar. Muhandislar o'zlarining "bagajlarini" sensorlar, ma'lumotlarni saqlash uchun xotira, joylashuvni kuzatish uchun qabul qiluvchilar va elektronikani quvvatlantirish uchun batareyalar (ya'ni, ancha kichikroq sig'im) bilan yukladilar - barchasi og'irligi 102 milligramm. Hasharotlar kundalik faoliyati bilan shug'ullanar ekan, datchiklar harorat va namlikni o'lchaydi va ularning joylashuvi radio signali yordamida kuzatiladi. Uyaga qaytgandan so'ng, ma'lumotlar yuklab olinadi va batareya simsiz zaryadlanadi. Olimlar jamoasi o'zlarining texnologiyasini Living IoT deb atashadi.

3. Jonli IoT, ya'ni orqasida elektron tizim bo'lgan bumblebee

Zoolog Maks Plank nomidagi ornitologiya instituti. Martin Vikelski hayvonlar yaqinlashib kelayotgan ofatlarni sezish uchun tug'ma qobiliyatga ega degan mashhur e'tiqodni sinab ko'rishga qaror qildi. Wikelski ICARUS xalqaro hayvonlarni zondlash loyihasini boshqaradi. Dizayn va tadqiqot muallifi biriktirilganda shuhrat qozondi GPS mayoqlari hodisalarning xatti-harakatlariga ta'sirini o'rganish uchun katta va kichik hayvonlar (4). Olimlar, boshqa narsalar qatorida, oq laylaklarning ko'payishi chigirtkalar bilan kasallanganligini ko'rsatishi mumkinligini va mallard o'rdaklarining joylashishi va tana harorati odamlar orasida parranda grippining tarqalishini ko'rsatishi mumkinligini ko'rsatdi.

4. Martin Vikelski va uzatuvchi laylak

Endi Wikelski echkilardan foydalanib, qadimgi nazariyalarda hayvonlar yaqinlashib kelayotgan zilzilalar va vulqon otilishi haqida “bilgan” nimadir bor yoki yo‘qligini aniqlamoqda. 2016-yilda Italiyadagi Norsiyadagi kuchli zilziladan so‘ng, Vikelski chorva mollarini zilziladan oldin o‘zini boshqacha tutgan-yo‘qligini bilish uchun zilzila o‘chog‘i yaqinida bo‘yniga oldi. Har bir yoqaning ikkalasi ham bor edi GPS kuzatuv qurilmasiakselerometr kabi.

Keyinchalik u bunday kechayu kunduz kuzatuv bilan “oddiy” xatti-harakatni aniqlash, keyin esa anormalliklarni izlash mumkinligini tushuntirdi. Wikelski va uning jamoasi hayvonlar zilzila sodir bo'lishidan bir necha soat oldin tezlashuvini oshirganligini ta'kidladi. U zilzila o'chog'idan masofaga qarab 2 soatdan 18 soatgacha bo'lgan "ogohlantirish davrlarini" kuzatgan. Wikelski hayvonlarning umumiy xulq-atvoriga asoslangan tabiiy ofat haqida ogohlantirish tizimiga patent olish uchun ariza topshiradi.

Fotosintez samaradorligini oshirish

Er butun dunyoda o'simliklar o'stirgani uchun yashaydi fotosintezning yon mahsuloti sifatida kislorodni chiqaradiva ularning ba'zilari qo'shimcha to'yimli ovqatlarga aylanadi. Biroq, ko'p million yillik evolyutsiyaga qaramay, fotosintez nomukammaldir. Illinoys universiteti tadqiqotchilari fotosintezdagi nuqsonlarni tuzatish ustida ish boshladilar, ularning fikricha, bu hosildorlikni 40 foizgacha oshirishi mumkin.

Ular diqqatni qaratdilar fotorespiratsiya deb ataladigan jarayonBu fotosintezning bir qismi emas, balki uning natijasidir. Ko'pgina biologik jarayonlar singari, fotosintez ham har doim ham mukammal ishlamaydi. Fotosintez jarayonida o'simliklar suv va karbonat angidridni oladi va ularni shakar (oziq-ovqat) va kislorodga aylantiradi. O'simliklar kislorodga muhtoj emas, shuning uchun u olib tashlanadi.

Tadqiqotchilar ribuloza-1,5-bifosfat karboksilaza/oksigenaza (RuBisCO) deb nomlangan fermentni ajratib olishdi. Ushbu protein kompleksi karbonat angidrid molekulasini ribuloza-1,5-bisfosfat (RuBisCO) bilan bog'laydi. Asrlar davomida Yer atmosferasi ko'proq oksidlanib bordi, ya'ni RuBisCO karbonat angidrid bilan aralashtirilgan ko'proq kislorod molekulalari bilan kurashishga majbur bo'ldi. To'rtta holatdan birida RuBisCO noto'g'ri kislorod molekulasini ushlaydi va bu ishlashga ta'sir qiladi.

Ushbu jarayonning nomukammalligi tufayli o'simliklar glikolat va ammiak kabi toksik yon mahsulotlar bilan qoladi. Ushbu birikmalarni qayta ishlash (fotonafas olish orqali) energiya talab qiladi, bu fotosintezning samarasizligidan kelib chiqadigan yo'qotishlarga qo'shiladi. Tadqiqot mualliflarining qayd etishicha, guruch, bug‘doy va soya shu sababli yetishmaydi va harorat oshishi bilan RuBisCO yanada aniqroq bo‘ladi. Demak, global isish kuchaygani sari oziq-ovqat zahiralarining qisqarishi ham mumkin.

Ushbu yechim (RIPE) deb nomlangan dasturning bir qismidir va fotonafas olishni tezlashtiradigan va energiyani tejaydigan yangi genlarni joriy qilishni o'z ichiga oladi. Jamoa yangi genetik ketma-ketliklardan foydalangan holda uchta muqobil yo'lni ishlab chiqdi. Ushbu yo'llar 1700 xil o'simlik turlari uchun optimallashtirilgan. Ikki yil davomida olimlar modifikatsiyalangan tamaki yordamida bu ketma-ketlikni sinab ko'rdi. Bu fanda keng tarqalgan o'simlik, chunki uning genomi juda yaxshi tushunilgan. Ko'proq fotonafas olishning samarali yo'llari o'simliklarning o'sishi uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan katta miqdordagi energiyani tejash imkonini beradi. Keyingi qadam soya, loviya, guruch va pomidor kabi oziq-ovqat ekinlariga genlarni kiritishdir.

Sun'iy qon hujayralari va gen parchalari

Tabiatni buzish bu oxir-oqibat insonning o'ziga olib keladi. O'tgan yili yapon olimlari qon guruhidan qat'i nazar, har qanday bemorga qo'llanilishi mumkin bo'lgan sun'iy qonni yaratganliklarini ma'lum qilishdi va u travma tibbiyotida bir nechta real hayotda qo'llaniladi. So'nggi paytlarda olimlar sintetik qizil qon tanachalarini yaratish orqali yanada katta yutuqlarga erishdilar (5). Bular sun'iy qon hujayralari ular nafaqat tabiiy hamkasblarining xususiyatlarini ko'rsatibgina qolmay, balki ilg'or imkoniyatlarga ham ega. Nyu-Meksiko universiteti, Sandia milliy laboratoriyasi va Janubiy Xitoy politexnika universiteti jamoasi nafaqat kislorodni tananing turli qismlariga olib boradigan, balki dori vositalarini etkazib beradigan, toksinlarni sezadigan va boshqa vazifalarni bajara oladigan qizil qon tanachalarini yaratdi. .

5. Sintetik qon hujayrasi

Sun'iy qon hujayralarini yaratish jarayoni u avval kremniyning yupqa qatlami, so'ngra musbat va manfiy polimerlar qatlamlari bilan qoplangan tabiiy hujayralar tomonidan boshlangan. Keyin kremniy dioksidi ishlangan va nihoyat sirt tabiiy eritrotsitlar membranalari bilan qoplangan. Bu haqiqiyga o'xshash hajmi, shakli, zaryadi va sirt oqsillariga ega bo'lgan sun'iy eritrotsitlarning paydo bo'lishiga olib keldi.

Bundan tashqari, tadqiqotchilar yangi hosil bo'lgan qon hujayralarini model kapillyarlardagi mayda bo'shliqlar orqali surish orqali ularning moslashuvchanligini namoyish etdilar. Nihoyat, sichqonlarda sinovdan o'tkazilganda, 48 soatlik aylanishdan keyin ham toksik nojo'ya ta'sirlar topilmadi. Sinovlar bu hujayralarni gemoglobin, saratonga qarshi dorilar, toksiklik sensorlari yoki magnit nanozarrachalar bilan yuklagan, bu ularning har xil turdagi zaryadlarni ko'tarishi mumkinligini ko'rsatdi. Sun'iy hujayralar patogenlar uchun yem vazifasini ham bajarishi mumkin.

Tabiatni buzish Bu oxir-oqibat genetik tuzatish, odamlarni tuzatish va muhandislik qilish va miyalar o'rtasidagi bevosita o'zaro ta'sir uchun miya interfeyslarini ochish g'oyasiga olib keladi.

Hozirgi vaqtda insonning genetik modifikatsiyasi istiqboli haqida juda ko'p tashvish va xavotirlar mavjud. Foydali dalillar ham kuchli, masalan, genetik manipulyatsiya usullari kasallikni bartaraf etishga yordam beradi. Ular og'riq va tashvishning ko'p shakllarini bartaraf etishlari mumkin. Ular odamlarning aql-zakovati va uzoq umr ko'rishini oshirishi mumkin. Ba'zi odamlar inson baxti va unumdorligi ko'lamini ko'plab kattaliklarga qarab o'zgartirishi mumkin, deyishgacha borishadi.

Genetika muhandisligiagar uning kutilgan oqibatlari jiddiy qabul qilinsa, evolyutsiya sur'atini o'zgartirgan Kembriy portlashiga teng bo'lgan tarixiy voqea sifatida qarash mumkin edi. Ko'pchilik evolyutsiya haqida o'ylashganda, ular tabiiy tanlanish orqali biologik evolyutsiya haqida o'ylashadi, ammo ma'lum bo'lishicha, uning boshqa shakllarini tasavvur qilish mumkin.

XNUMX-yillardan boshlab odamlar o'simliklar va hayvonlarning DNKsini o'zgartirishni boshladilar (Shuningdek qarang: ), Yaratilish genetik jihatdan o'zgartirilgan ovqatlarva hokazo.Hozirda IVF yordamida har yili yarim million bola tug'iladi. Borgan sari bu jarayonlar kasalliklarni skrining qilish uchun embrionlarni ketma-ketlashtirish va eng hayotiy embrionni aniqlashni (genomda haqiqiy faol o'zgarishlarsiz bo'lsa ham, genetik muhandislik shakli) o'z ichiga oladi.

CRISPR va shunga o'xshash texnologiyalar (6) paydo bo'lishi bilan biz DNKga haqiqiy o'zgarishlar kiritish bo'yicha tadqiqotlarning jadal rivojlanishiga guvoh bo'ldik. 2018-yilda Xe Jiankui Xitoyda birinchi geni o‘zgartirilgan bolalarni yaratdi, buning uchun u qamoqqa tashlangan. Bu masala hozirda qizg'in axloqiy munozaralarga sabab bo'lmoqda. 2017 yilda AQSh Milliy Fanlar akademiyasi va Milliy Tibbiyot akademiyasi inson genomini tahrirlash kontseptsiyasini tasdiqladi, ammo faqat "xavfsizlik va samaradorlik savollariga javob topilgandan so'ng" va "faqat jiddiy kasalliklar holatida va yaqin nazorat ostida. "

“Dizayner chaqaloqlar” nuqtai nazari, ya'ni bola tug'ilishi kerak bo'lgan xususiyatlarni tanlash orqali odamlarni loyihalash, bahs-munozaralarga sabab bo'ladi. Bu istalmagan, chunki bunday usullardan faqat badavlat va imtiyozli kishilar foydalanishi mumkin, deb ishoniladi. Bunday dizayn uzoq vaqt davomida texnik jihatdan imkonsiz bo'lsa ham, u hatto bo'ladi genetik manipulyatsiya nuqsonlar va kasalliklar uchun genlarni yo'q qilish bo'yicha aniq baholanmagan. Shunga qaramay, ko'pchilik qo'rqishadi, bu faqat tanlanganlar uchun mavjud bo'ladi.

Biroq, bu CRISPR bilan asosan matbuotdagi illyustratsiyalar orqali tanish bo'lganlar tasavvur qilganidek, tugmachalarni kesish va kiritish unchalik oddiy emas. Insonning ko'pgina xususiyatlari va kasalliklarga moyilligi bir yoki ikkita gen tomonidan nazorat qilinmaydi. Kasalliklar orasida bitta genga ega, ko'p minglab xavf variantlari uchun sharoit yaratish, atrof-muhit omillariga nisbatan sezuvchanlikni oshirish yoki kamaytirish. Biroq, depressiya va diabet kabi ko'plab kasalliklar poligenik bo'lsa-da, hatto oddiygina individual genlarni kesish ham yordam beradi. Masalan, Verve butun dunyo bo'ylab o'limning asosiy sabablaridan biri bo'lgan yurak-qon tomir kasalliklarining tarqalishini kamaytiradigan gen terapiyasini ishlab chiqmoqda. genomning nisbatan kichik nashrlari.

Murakkab vazifalar uchun va ulardan biri kasallikning poligen asoslari, sun'iy intellektdan foydalanish yaqinda retseptga aylandi. Bu ota-onalarga poligenik xavfni baholashni taklif qila boshlagan kompaniyalarga asoslangan. Bundan tashqari, ketma-ket genomik ma'lumotlar to'plamlari tobora kattalashib bormoqda (ba'zilarida milliondan ortiq genomlar ketma-ket joylashgan), bu vaqt o'tishi bilan mashinani o'rganish modellarining aniqligini oshiradi.

miya tarmog'i

Migel Nikolelis o'zining kitobida, hozirda "miyani buzish" deb nomlanuvchi kashshoflardan biri, aloqani insoniyatning kelajagi, turimiz evolyutsiyasining keyingi bosqichi deb atagan. U miya-miya interfeysi deb nomlanuvchi murakkab implantatsiya qilingan elektrodlar yordamida bir nechta kalamushlarning miyalarini bog'lagan tadqiqot o'tkazdi.

Nikolelis va uning hamkasblari bu yutuqni bir nechta mikroprotsessorlardek bir-biriga bog'langan tirik miyaga ega bo'lgan birinchi "organik kompyuter" deb ta'rifladilar. Ushbu tarmoqdagi hayvonlar o'zlarining nerv hujayralarining elektr faolligini har qanday individual miyadagi kabi sinxronlashtirishni o'rgandilar. Tarmoqqa ulangan miya ikki xil elektr stimulyatorlarini farqlash qobiliyati kabi narsalar uchun sinovdan o'tkazildi va ular odatda alohida hayvonlardan ustun turadi. Agar kalamushlarning o‘zaro bog‘langan miyalari har qanday hayvonlarnikidan ko‘ra “aqlliroq” bo‘lsa, inson miyasi o‘zaro bog‘langan biologik superkompyuterning imkoniyatlarini tasavvur qiling. Bunday tarmoq odamlarga til to'siqlari orqali ishlash imkonini berishi mumkin. Bundan tashqari, agar kalamushlarni o'rganish natijalari to'g'ri bo'lsa, inson miyasini tarmoqqa ulash ishlashni yaxshilashi mumkin yoki shunday ko'rinadi.

Yaqinda MT sahifalarida ham eslatib o'tilgan tajribalar mavjud bo'lib, ular kichik odamlar tarmog'ining miya faoliyatini birlashtirishni o'z ichiga oladi. Turli xonalarda o'tirgan uch kishi birgalikda Tetrisga o'xshash video o'yinda blokni to'g'ri yo'naltirish uchun boshqa bloklar orasidagi bo'shliqni bartaraf etish uchun ishladilar. Boshlarida elektroansefalograflar (EEG) bo'lgan "yuboruvchi" rolini o'ynagan ikki kishi, ularning miyalarining elektr faolligini qayd etib, bo'shliqni ko'rdi va blokni sig'dirish uchun aylantirish kerakligini bilishdi. “Qabul qiluvchi” vazifasini bajaruvchi uchinchi shaxs to‘g‘ri yechimni bilmas edi va to‘g‘ridan-to‘g‘ri jo‘natuvchilarning miyasidan yuborilgan ko‘rsatmalarga tayanishga majbur bo‘ldi. "BrainNet" (7) deb nomlangan ushbu tarmoq yordamida jami beshta guruh odamlar sinovdan o'tkazildi va ular o'rtacha hisobda 80% dan ortiq aniqlikka erishdilar.

7. BrainNet tajribasidan olingan surat

Ishni qiyinlashtirish uchun tadqiqotchilar ba'zan jo'natuvchilardan biri tomonidan yuborilgan signalga shovqin qo'shdilar. Qarama-qarshi yoki noaniq yo'nalishlarga duch kelgan oluvchilar tezda jo'natuvchining aniqroq ko'rsatmalarini aniqlashni va ularga rioya qilishni o'rgandilar. Tadqiqotchilarning ta’kidlashicha, bu ko‘pchilikning miyasi butunlay noinvaziv usulda o‘rnatilgani haqidagi birinchi hisobotdir. Ularning ta'kidlashicha, miyalari tarmoqqa ulanishi mumkin bo'lgan odamlar soni deyarli cheksizdir. Shuningdek, ular invaziv bo'lmagan usullardan foydalangan holda ma'lumot uzatishni bir vaqtning o'zida miya faoliyatini tasvirlash (fMRI) orqali yaxshilash mumkinligini taklif qilmoqdalar, chunki bu teleradiokompaniya etkazishi mumkin bo'lgan ma'lumot miqdorini oshirishi mumkin. Biroq, fMRI oson protsedura emas va u allaqachon juda qiyin vazifani murakkablashtiradi. Tadqiqotchilar, shuningdek, signal qabul qiluvchining miyasidagi o'ziga xos semantik tarkibdan xabardorlikni qo'zg'atish uchun miyaning muayyan sohalariga yo'naltirilishi mumkinligini taxmin qilmoqdalar.

Shu bilan birga, ko'proq invaziv va, ehtimol, yanada samarali miya ulanishi uchun vositalar tez rivojlanmoqda. Elon Mask yaqinda miyadagi kompyuterlar va nerv hujayralari o'rtasida keng aloqani ta'minlash uchun XNUMX elektrodlarini o'z ichiga olgan BCI implantatsiyasini ishlab chiqishni e'lon qildi. (DARPA) bir vaqtning o'zida million nerv hujayralarini ishga tushirishga qodir implantatsiya qilinadigan neyron interfeysni ishlab chiqdi. Ushbu BCI modullari o'zaro ishlash uchun maxsus ishlab chiqilmagan bo'lsa-da miya-miyabunday maqsadlarda foydalanish mumkinligini tasavvur qilish qiyin emas.

Yuqorida aytilganlarga qo'shimcha ravishda, ayniqsa, Silikon vodiysida moda bo'lgan va ba'zida shubhali ilmiy asoslarga ega bo'lgan turli xil sog'lomlashtirish protseduralaridan iborat bo'lgan "bioxaking" haqida yana bir tushuncha mavjud. Ular orasida turli xil parhezlar va mashqlar texnikasi, shuningdek, shu jumladan. yosh qonni quyish, shuningdek teri osti chiplarini implantatsiya qilish. Bunda boylar "hacking o'lim" yoki qarilik kabi narsalarni o'ylaydi. Hozircha, ular qo'llaydigan usullar hayotni sezilarli darajada uzaytirishi mumkinligi haqida ishonchli dalil yo'q, ba'zilar orzu qilgan boqiylik haqida gapirmasa ham bo'ladi.