hacking alam

Alam dhewe bisa mulang kita carane hack menyang alam, kaya tawon, kang Mark Mescher lan Consuelo De Moraes saka ETH ing Zurich nyatet sing padha ahli nibble ing godhong kanggo "nyurung" tetanduran kanggo Bloom.

Sing nggumunake, upaya kanggo niru perawatan serangga iki kanthi cara kita durung sukses, lan para ilmuwan saiki mikir yen rahasia karusakan serangga sing efektif ing godhong ana ing pola unik sing digunakake, utawa bisa uga ana ing introduksi sawetara zat dening tawon. Ing liyane lapangan biohacking Nanging, kita nindakake luwih apik.

Contone, insinyur bubar nemokake cara ngowahi bayem dadi sistem sensori lingkungansing bisa menehi tandha yen ana bahan peledak. Ing 2016, insinyur kimia Ming Hao Wong lan tim ing MIT transplanted karbon nanotube menyang godhong bayam. Jejak bahan peledakkang tanduran diserep liwat udhara utawa banyu soko njero lemah, digawe nanotubes ngetokake sinyal fluoresensi. Kanggo nangkep sinyal kasebut saka pabrik, kamera inframerah cilik ditunjuk ing godhong lan dipasang ing chip Raspberry Pi. Nalika kamera ndeteksi sinyal, iku micu tandha email. Sawise ngembangake nanosensor ing bayem, Wong wiwit ngembangake aplikasi liyane kanggo teknologi kasebut, utamane ing pertanian kanggo ngelingake kahanan garing lan kurang banyu utawa hama.

fenomena bioluminesensi, contone. ing cumi-cumi, jellyfish lan makhluk laut liyane. Desainer Prancis Sandra Rey nampilake bioluminescence minangka cara cahya alami, yaiku, nggawe lentera "urip" sing ngetokake cahya tanpa listrik (2). Ray minangka pangadeg lan CEO Glowee, perusahaan lampu bioluminescent. Dheweke prédhiksi yen sawijining dina bakal bisa ngganti lampu jalan listrik konvensional.

2. Visualisasi Glowee Lighting

Kanggo produksi cahya, teknisi Glowee melu gen bioluminesensi dipikolehi saka sotong Hawaii dadi bakteri E. coli, banjur tuwuh bakteri kasebut. Kanthi program DNA, insinyur bisa ngontrol werna cahya nalika dipateni lan urip, uga akeh modifikasi liyane. Bakteri iki temenan kudu dijaga lan dipakani supaya tetep urip lan sumringah, mula perusahaan kasebut ngupayakake supaya cahya tetep luwih suwe. Ing wayahe, ngandika Rei ing Wired, padha duwe siji sistem sing wis mlaku nem dina. Umur winates luminair saiki tegese saiki biasane cocog kanggo acara utawa festival.

Pets karo tas ransel elektronik

Sampeyan bisa nonton serangga lan nyoba kanggo niru. Sampeyan uga bisa nyoba "hack" lan digunakake minangka… miniatur drone. Bumblebees dilengkapi "ransel" kanthi sensor, kayata sing digunakake dening petani kanggo ngawasi sawahe (3). Masalah karo microdrones yaiku daya. Ora ana masalah karo serangga. Padha mabur tanpa kesel. Insinyur ngemot "bagasi" karo sensor, memori kanggo panyimpenan data, panrima kanggo nelusuri lokasi lan baterei kanggo daya elektronik (yaiku, kapasitas sing luwih cilik) - kabeh bobote 102 miligram. Nalika serangga nindakake aktivitas saben dinane, sensor ngukur suhu lan kelembapan, lan posisine dilacak nggunakake sinyal radio. Sawise bali menyang sarang, data diundhuh lan baterei diisi kanthi nirkabel. Tim ilmuwan nelpon teknologi Living IoT.

3. Live IoT, kang bumblebee karo sistem elektronik ing mburi

Zoologist Max Planck Institute of Ornithology. Martin Wikelski mutusake kanggo nguji kapercayan populer manawa kewan duwe kemampuan alami kanggo ngerteni bencana sing bakal teka. Wikelski mimpin proyek penginderaan kewan internasional, ICARUS. Penulis desain lan riset entuk kondhang nalika ditempelake GPS beacon kewan (4), gedhe lan cilik, kanggo nyinaoni pengaruh fenomena ing prilaku. Para ilmuwan wis nedahake, ing antarane liyane, manawa tambah akeh bangau putih bisa dadi tandha infestasi walang, lan lokasi lan suhu awak bebek mallard bisa uga nuduhake panyebaran flu unggas ing manungsa.

4. Martin Wikelski lan bangau pemancar

Saiki Wikelski nggunakake wedhus kanggo ngerteni apa ana teori kuno sing "ngerti" kewan babagan lindhu lan letusan gunung geni sing bakal teka. Sanalika sawise lindhu gedhe ing Norcia 2016 ing Italia, Wikelski ngubengi ternak ing cedhak episentrum kanggo ndeleng apa tumindak sing beda sadurunge kejut. Saben kerah ngemot loro piranti nglacak GPSkaya tembang macapat.

Dheweke banjur nerangake yen kanthi ngawasi saben jam, bisa ngenali prilaku "normal" lan banjur golek kelainan. Wikelski lan tim nyathet yen kewan nambah akselerasi ing sawetara jam sadurunge lindhu. Dheweke mirsani "periode peringatan" saka 2 nganti 18 jam, gumantung saka jarak saka pusat gempa. Wikelski aplikasi kanggo paten kanggo sistem bebaya bilai adhedhasar prilaku bebarengan kéwan relatif kanggo garis dasar.

Ningkatake efisiensi fotosintesis

Bumi urip amarga tuwuh ing saindenging jagad mbebasake oksigen minangka produk sampingan saka fotosintesislan sawetara dadi panganan tambahan sing bergizi. Nanging, fotosintesis ora sampurna, sanajan ana pirang-pirang yuta taun evolusi. Peneliti ing Universitas Illinois wis miwiti kanggo mbenerake cacat ing fotosintesis, kang padha pracaya bisa nambah panenan panenan nganti 40 persen.

Padha fokus ing proses sing disebut photorespirationsing ora dadi bagéan saka fotosintesis minangka akibat. Kaya prosès biologi, fotosintesis ora tansah bisa sampurna. Sajrone fotosintesis, tetanduran njupuk banyu lan karbon dioksida lan ngowahi dadi gula (pangan) lan oksigen. Tanduran ora butuh oksigen, mula dicopot.

Para peneliti ngisolasi enzim sing disebut ribulosa-1,5-bifosfat karboksilase/oksigenase (RuBisCO). Kompleks protein iki ngiket molekul karbon dioksida menyang ribulosa-1,5-bifosfat (RuBisCO). Sajrone pirang-pirang abad, atmosfer bumi saya tambah akeh teroksidasi, tegese RuBisCO kudu ngatasi molekul oksigen sing dicampur karo karbon dioksida. Ing siji saka patang kasus, RuBisCO salah njupuk molekul oksigen, lan iki mengaruhi kinerja.

Amarga ora sampurna proses iki, tanduran ditinggalake karo produk sampingan beracun kayata glikolat lan amonia. Pangolahan senyawa kasebut (liwat fotorespirasi) mbutuhake energi, sing ditambahake ing kerugian amarga inefisiensi fotosintesis. Penulis sinau kasebut nyathet yen beras, gandum lan kacang kedelai kurang amarga iki, lan RuBisCO dadi kurang akurat nalika suhu mundhak. Iki tegese nalika pemanasan global saya tambah, bisa uga ana pangurangan pasokan panganan.

Solusi iki minangka bagéan saka program sing disebut (RIPE) lan kalebu ngenalake gen anyar sing nggawe fotorespirasi luwih cepet lan luwih efisien energi. Tim kasebut ngembangake telung jalur alternatif nggunakake urutan genetik anyar. Jalur kasebut wis dioptimalake kanggo 1700 spesies tanduran sing beda. Sajrone rong taun, para ilmuwan nguji urutan kasebut nggunakake tembakau sing dimodifikasi. Iki minangka tanduran umum ing ilmu pengetahuan amarga génomé dimangertèni kanthi apik. liyane jalur sing efisien kanggo fotorespirasi ngidini tetanduran kanggo nyimpen jumlah pinunjul saka energi sing bisa digunakake kanggo wutah. Langkah sabanjure yaiku ngenalake gen menyang tanduran pangan kayata kedhele, buncis, pari lan tomat.

Sèl getih buatan lan kliping gen

hacking alam iki ndadékaké ing mburi kanggo wong dhewe. Taun kepungkur, para ilmuwan Jepang nglaporake manawa dheweke wis ngembangake getih buatan sing bisa digunakake kanggo pasien apa wae, preduli saka jinis getih, sing duwe sawetara aplikasi nyata ing obat trauma. Bubar, para ilmuwan wis nggawe terobosan sing luwih gedhe kanthi nggawe sel getih abang sintetik (5). Iki sel getih buatan padha ora mung nuduhake sipat saka mitra alam, nanging uga duwe kabisan majeng. Tim saka Universitas New Mexico, Sandia National Laboratory, lan South China Polytechnic University wis nggawe sel getih abang sing ora mung bisa nggawa oksigen menyang macem-macem bagian awak, nanging uga ngirim obat, ngrasakake racun, lan nindakake tugas liyane. .

5. Sèl getih sintetik

Proses nggawe sel getih buatan iki diwiwiti dening sel alam sing pisanan dilapisi karo lapisan tipis silika lan banjur karo lapisan polimer positif lan negatif. Silika banjur etched lan pungkasanipun lumahing ditutupi karo membran eritrosit alam. Iki nyebabake nyiptakake eritrosit buatan sing nduweni ukuran, wujud, muatan lan protein permukaan sing padha karo sing nyata.

Kajaba iku, peneliti nduduhake keluwesan sel getih sing mentas kawangun kanthi nyurung dheweke liwat celah cilik ing kapiler model. Pungkasan, nalika dites ing tikus, ora ana efek samping beracun sing ditemokake sanajan sawise 48 jam sirkulasi. Tes ngemot hemoglobin, obat anti-kanker, sensor keracunan, utawa nanopartikel magnetik kanggo nuduhake manawa sel kasebut bisa nindakake macem-macem jinis biaya. Sel buatan uga bisa dadi umpan kanggo patogen.

hacking alam iki pungkasanipun ndadékaké kanggo idea saka koreksi genetik, mbenakake lan engineering manungsa, lan mbukak antarmuka otak kanggo interaksi langsung antarane otak.

Saiki, ana akeh kuatir lan kuwatir babagan prospek modifikasi genetik manungsa. Argumen sing ndhukung uga kuwat, kayata teknik manipulasi genetik bisa mbantu ngilangi penyakit kasebut. Dheweke bisa ngilangi macem-macem bentuk nyeri lan kuatir. Bisa nambah kecerdasan lan umur dawa wong. Sawetara wong ujar manawa bisa ngganti ukuran rasa seneng lan produktivitas manungsa kanthi akeh urutan gedhene.

Rekayasa Genetikyen jalaran samesthine dijupuk akeh, iku bisa katon minangka acara sajarah, witjaksono kanggo bledosan Cambrian, kang ngganti jangkah évolusi. Nalika akeh wong mikir babagan evolusi, dheweke mikir babagan evolusi biologis liwat seleksi alam, nanging nyatane, wujud liyane bisa dibayangake.

Wiwit taun XNUMX, wong wiwit ngowahi DNA tanduran lan kewan (deloken sisan: ), Ciptaan panganan sing diowahi sacara genetislsp. Saiki, setengah yuta bocah lair saben taun kanthi bantuan IVF. Tambah akeh, proses iki uga kalebu urutan embrio kanggo layar kanggo penyakit lan nemtokake embrio sing paling sregep (wujud rekayasa genetika, sanajan tanpa owah-owahan aktif nyata ing genom).

Kanthi tekane CRISPR lan teknologi sing padha (6), kita wis nyekseni boom riset kanggo nggawe owah-owahan nyata ing DNA. Ing taun 2018, He Jiankui nggawe bocah-bocah sing diowahi sacara genetis pisanan ing China, lan dheweke dikirim menyang pakunjaran. Masalah iki saiki dadi topik debat etika sing sengit. Ing 2017, Akademi Ilmu Pengetahuan Nasional AS lan Akademi Kedokteran Nasional nyetujoni konsep panyuntingan génom manungsa, nanging mung "sawise nemokake jawaban kanggo pitakonan babagan safety lan kinerja" lan "mung ing kasus penyakit serius lan ing pengawasan sing cedhak. "

Sudut pandang "bayi desainer", yaiku, ngrancang wong kanthi milih sipat sing kudu dilairake bocah, nyebabake kontroversi. Iki ora dikarepake amarga dipercaya mung wong sing sugih lan duwe hak istimewa sing bisa ngakses metode kasebut. Sanajan desain kasebut sacara teknis mokal kanggo dangu, malah bakal manipulasi genetik babagan pambusakan gen kanggo cacat lan penyakit ora dievaluasi kanthi jelas. Maneh, amarga akeh sing wedi, iki mung kasedhiya kanggo sawetara sing dipilih.

Nanging, iki ora gampang dipotong lan kalebu tombol kaya sing dingerteni CRISPR utamane saka ilustrasi ing pers mbayangno. Akeh karakteristik manungsa lan kerentanan kanggo penyakit ora dikontrol dening siji utawa loro gen. Penyakit kisaran saka duwe gen siji, nggawe kahanan kanggo akeh ewu opsi resiko, nambah utawa nyuda kerentanan kanggo faktor lingkungan. Nanging, nalika akeh penyakit, kayata depresi lan diabetes, poligenik, malah mung nglereni gen individu asring mbantu. Contone, Verve ngembangake terapi gen sing nyuda prevalensi penyakit kardiovaskular, salah sawijining panyebab utama pati ing saindenging jagad. edisi génom sing relatif cilik.

Kanggo tugas Komplek, lan salah siji saka wong-wong mau basis polygenic saka penyakit, panggunaan intelijen buatan wis dadi resep. Iki adhedhasar perusahaan kaya sing miwiti menehi penilaian risiko polygenic marang wong tuwa. Kajaba iku, set data genomik sing diurutake saya gedhe lan luwih gedhe (sawetara kanthi luwih saka siji yuta genom sing diurutake), sing bakal nambah akurasi model pembelajaran mesin saka wektu.

jaringan otak

Ing bukune, Miguel Nicolelis, salah sawijining pionir sing saiki dikenal minangka "peretasan otak," diarani komunikasi masa depan manungsa, tahap sabanjure ing evolusi spesies kita. Dheweke nindakake riset ing ngendi dheweke nyambungake otak sawetara tikus nggunakake elektroda implantasi canggih sing dikenal minangka antarmuka otak-otak.

Nicolelis lan kanca-kancane nggambarake prestasi kasebut minangka "komputer organik" pisanan kanthi otak urip sing disambungake kaya-kaya ana pirang-pirang mikroprosesor. Kéwan ing jaringan iki wis sinau kanggo nyinkronake aktivitas listrik sel saraf kanthi cara sing padha kaya ing otak individu. Otak jaringan wis diuji babagan kemampuan kanggo mbedakake antarane rong pola rangsangan listrik, lan biasane ngluwihi kewan individu. Yen otak tikus sing saling nyambungake "luwih pinter" tinimbang kewan siji-sijine, bayangake kemampuan superkomputer biologi sing disambungake karo otak manungsa. Jaringan kasebut bisa ngidini wong bisa ngatasi alangan basa. Uga, yen asil sinau tikus bener, jaringan otak manungsa bisa nambah kinerja, utawa kayane.

Ana eksperimen anyar, uga kasebut ing kaca MT, sing melu nglumpukake kegiatan otak saka jaringan cilik wong. Telung wong sing lungguh ing kamar sing beda-beda makarya bebarengan kanggo ngarahake blok kasebut kanthi bener supaya bisa nyepetake jurang antarane blok liyane ing video game kaya Tetris. Loro wong sing dadi "pengirim," kanthi electroencephalographs (EEGs) ing sirahe sing nyathet aktivitas listrik ing otak, weruh celah kasebut lan ngerti yen blok kasebut kudu diputer supaya pas. Wong katelu, tumindak minangka "panrima", ora ngerti solusi sing bener lan kudu ngandelake instruksi sing dikirim langsung saka otak para pangirim. A total limang klompok wong dites karo jaringan iki, disebut "BrainNet" (7), lan rata-rata padha ngrambah liwat 80% akurasi ing tugas.

7. Foto saka eksperimen BrainNet

Kanggo nggawe kahanan luwih angel, peneliti kadhangkala nambahake swara ing sinyal sing dikirim dening salah sawijining pangirim. Ngadhepi arah sing bentrok utawa ambigu, panampa kanthi cepet sinau kanggo ngenali lan nuruti instruksi pangirim sing luwih tepat. Peneliti nyathet yen iki minangka laporan pisanan manawa otak akeh wong wis disambungake kanthi cara sing ora invasif. Dheweke mbantah manawa jumlah wong sing otak bisa disambungake kanthi praktis ora ana watesan. Dheweke uga menehi saran manawa transmisi informasi nggunakake metode non-invasif bisa ditingkatake kanthi pencitraan aktivitas otak simultan (fMRI), amarga iki bisa nambah jumlah informasi sing bisa dikirimake dening penyiar. Nanging, fMRI dudu prosedur sing gampang, lan bakal nggawe rumit tugas sing wis angel banget. Peneliti uga spekulasi manawa sinyal kasebut bisa ditargetake menyang wilayah tartamtu ing otak kanggo micu kesadaran isi semantik tartamtu ing otak panampa.

Ing wektu sing padha, alat kanggo konektivitas otak sing luwih invasif lan bisa uga luwih efisien berkembang kanthi cepet. Elon Musk bubar ngumumake pangembangan implan BCI sing ngemot elektroda XNUMX kanggo ngaktifake komunikasi sing wiyar antarane komputer lan sel saraf ing otak. (DARPA) wis ngembangake antarmuka saraf implan sing bisa ngobong sejuta sel saraf kanthi bebarengan. Senajan modul BCI iki ora dirancang khusus kanggo interoperate otak-otakora angel mbayangno yen bisa digunakake kanggo tujuan kasebut.

Saliyane ing ndhuwur, ana pangerten liyane babagan "biohacking", sing modis utamane ing Silicon Valley lan kalebu macem-macem jinis prosedur kesehatan kanthi dhasar ilmiah sing kadhangkala ragu-ragu. Ing antarane yaiku macem-macem diet lan teknik olahraga, uga kalebu. transfusi getih enom, uga implantasi kripik subkutan. Ing kasus iki, wong sugih mikir kaya "pati hacking" utawa tuwa. Nganti saiki, ora ana bukti sing bisa ngyakinake manawa metode sing digunakake bisa ndawakake urip kanthi signifikan, lan ora ana sing ora bisa mati sing diimpiake sawetara.