Təbiəti sındırmaq

Sürixdəki ETH-dən Mark Mescher və Consuelo De Moraes bitkilərin çiçəklənməsini "təşviq etmək" üçün yarpaqları ustalıqla dişlədiklərini qeyd etdikləri arılar kimi təbiətin özü bizə təbiətə necə girməyi öyrədə bilər.

Maraqlıdır ki, böcəklərin bu müalicə üsullarını bizim üsullarla təkrarlamaq cəhdləri uğursuz oldu və alimlər indi böcəklərin yarpaqlara təsirli zərər vurmasının sirrinin onların istifadə etdikləri unikal modeldə və ya bəlkə də arıların bəzi maddələrin daxil olmasında olduğunu düşünürlər. Başqaları üzərində biohacking sahələri buna baxmayaraq, biz daha yaxşı işləyirik.

Məsələn, mühəndislər bu yaxınlarda necə olduğunu kəşf etdilər ispanaqı ətraf mühitin sensor sistemlərinə çevirinpartlayıcı maddələrin olması barədə sizi xəbərdar edə bilər. 2016-cı ildə kimya mühəndisi Ming Hao Wong və MIT-dəki komandası karbon nanoborucuqlarını ispanaq yarpaqlarına köçürdülər. Partlayıcı maddələrin izləribitkinin hava və ya qrunt suları vasitəsilə udulduğu nanoborucuqlar düzəltdi flüoresan siqnal verir. Zavoddan belə bir siqnal çəkmək üçün kiçik infraqırmızı kamera yarpağa yönəldilib və Raspberry Pi çipinə bərkidilib. Kamera bir siqnal aşkar etdikdə, e-poçt xəbərdarlığını işə saldı. İspanaqda nanosensorlar inkişaf etdirdikdən sonra Vonq, quraqlıq və ya zərərvericilərdən xəbərdar etmək üçün texnologiya üçün digər tətbiqlər hazırlamağa başladı, xüsusən də kənd təsərrüfatında.

məsələn, bioluminescence fenomeni. kalamar, meduza və digər dəniz canlılarında. Fransız dizayner Sandra Rey bioluminescence işıqlandırmanın təbii yolu kimi təqdim edir, yəni elektriksiz işıq saçan "canlı" fənərlərin yaradılması (2). Rey bioluminescent işıqlandırma şirkəti olan Glowee-nin qurucusu və baş direktorudur. O, bir gün adi elektrik küçə işıqlandırmasını əvəz edə biləcəklərini proqnozlaşdırır.

2. Glowee İşıqlandırma Vizualizasiyası

İşıq istehsalı üçün Glowee texniki işçiləri iştirak edirlər bioluminesans geni Havay mürəkkəb balığından E. coli bakteriyasına çevrilir və sonra bu bakteriyaları böyüdürlər. Mühəndislər DNT-ni proqramlaşdıraraq işığın söndüyü və açıldığı zaman onun rəngini, eləcə də bir çox başqa modifikasiyaları idarə edə bilirlər. Bu bakteriyaların canlı və parlaq qalması üçün onlara qulluq etmək və qidalandırmaq lazımdır, ona görə də şirkət işığı daha uzun müddət açıq saxlamaq üçün çalışır. Hal-hazırda, Wired-də Rey deyir, onların altı gündür işləyən bir sistemi var. Aparatların cari məhdud istifadə müddəti o deməkdir ki, onlar hazırda əsasən tədbirlər və ya festivallar üçün uyğundur.

Elektron kürək çantaları olan ev heyvanları

Siz həşəratları seyr edə və onları təqlid etməyə çalışa bilərsiniz. Siz həmçinin onları "sındırmağa" və onlardan istifadə etməyə cəhd edə bilərsiniz... miniatür dronlar. Bumblebees, tarlalarına nəzarət etmək üçün fermerlərin istifadə etdiyi sensorlar kimi "kürək çantaları" ilə təchiz edilmişdir (3). Mikrodronların problemi gücdür. Həşəratlarla bağlı belə bir problem yoxdur. Onlar yorulmadan uçurlar. Mühəndislər öz "baqajlarını" sensorlar, məlumatların saxlanması üçün yaddaş, yeri izləmək üçün qəbuledicilər və elektronikanı gücləndirmək üçün batareyalar (yəni daha kiçik tutum) ilə yüklədilər - hamısı 102 milliqram ağırlığında. Həşəratlar gündəlik fəaliyyətlərini yerinə yetirərkən, sensorlar temperatur və rütubəti ölçür və radio siqnalından istifadə edərək onların mövqeyi izlənilir. Pətəkə qayıtdıqdan sonra məlumatlar endirilir və batareya simsiz doldurulur. Alimlər komandası öz texnologiyasını Living IoT adlandırırlar.

3. Arxasında elektron sistemi olan bir arı olan canlı IoT

Maks Plank Ornitologiya İnstitutunun zooloqu. Martin Wikelski heyvanların yaxınlaşan fəlakətləri hiss etmək üçün fitri qabiliyyətə malik olduğuna dair məşhur inamı sınaqdan keçirmək qərarına gəldi. Wikelski beynəlxalq heyvanların tədqiqi layihəsi olan ICARUS-a rəhbərlik edir. Dizayn və tədqiqatın müəllifi əlavə edərkən şöhrət qazandı GPS mayakları hadisələrin davranışlarına təsirini öyrənmək üçün həm böyük, həm də kiçik heyvanlar (4). Elm adamları, digər şeylərlə yanaşı, ağ leyləklərin çoxalmasının çəyirtkə invaziyasının göstəricisi ola biləcəyini və mallard ördəklərinin yeri və bədən istiliyinin insanlar arasında quş qripinin yayılmasının göstəricisi ola biləcəyini göstərdi.

4. Martin Wikelski və ötürücü leylək

İndi Wikelski keçilərdən istifadə edərək, qədim nəzəriyyələrdə heyvanların gözlənilən zəlzələlər və vulkan püskürmələri haqqında “bilən” bir şeyin olub-olmadığını öyrənir. 2016-cı ildə İtaliyada baş verən kütləvi Norsiya zəlzələsindən dərhal sonra Wikelski heyvanların sarsıntılardan əvvəl fərqli davranıb davranmadıqlarını yoxlamaq üçün episentrə yaxın heyvanları yaxaladı. Hər yaxa ikisini ehtiva edirdi GPS izləmə cihazıakselerometr kimi.

Daha sonra izah etdi ki, belə gecə-gündüz monitorinqlə "normal" davranışı müəyyən etmək və sonra anormallıqları axtarmaq mümkündür. Wikelski və komandası qeyd etdi ki, heyvanlar zəlzələdən bir neçə saat əvvəl sürətlənmələrini artırdılar. O, zəlzələnin episentrindən məsafədən asılı olaraq 2 saatdan 18 saata qədər “xəbərdarlıq dövrləri” müşahidə edib. Wikelski heyvanların ilkin vəziyyətə nisbətən kollektiv davranışına əsaslanan fəlakət xəbərdarlığı sistemi üçün patent almaq üçün müraciət edir.

Fotosintezin səmərəliliyini artırın

Torpaq yaşayır, çünki o, bütün dünyada əkir fotosintezin əlavə məhsulu kimi oksigeni buraxırbəziləri isə əlavə qidalı qidalara çevrilir. Ancaq milyonlarla illik təkamülə baxmayaraq, fotosintez qeyri-kamildir. İllinoys Universitetinin tədqiqatçıları bitki məhsuldarlığını 40 faizə qədər artıra biləcəyinə inandıqları fotosintezdəki qüsurları düzəltmək üçün işə başlayıblar.

üzərində cəmləşdilər fotonəfəs adlanan prosesfotosintezin bir hissəsi deyil, nəticəsidir. Bir çox bioloji proseslər kimi, fotosintez də həmişə mükəmməl işləmir. Fotosintez zamanı bitkilər su və karbon qazını götürərək şəkərə (qidaya) və oksigenə çevirir. Bitkilərin oksigenə ehtiyacı yoxdur, buna görə də çıxarılır.

Tədqiqatçılar ribuloza-1,5-bisfosfat karboksilaza/oksigenaza (RuBisCO) adlı fermenti təcrid ediblər. Bu zülal kompleksi karbon dioksid molekulunu ribuloza-1,5-bisfosfata (RuBisCO) bağlayır. Əsrlər boyu Yer atmosferi daha çox oksidləşib, yəni RuBisCO karbon qazı ilə qarışmış daha çox oksigen molekulu ilə mübarizə aparmalı olur. Dörd hadisədən birində RuBisCO səhvən oksigen molekulunu tutur və bu, performansa təsir göstərir.

Bu prosesin qüsursuzluğu səbəbindən bitkilər qlikolat və ammonyak kimi zəhərli əlavə məhsullarla qalır. Bu birləşmələrin işlənməsi (fototənəffüs yolu ilə) enerji tələb edir ki, bu da fotosintezin səmərəsizliyi nəticəsində yaranan itkilərə əlavə olunur. Tədqiqatın müəllifləri qeyd edirlər ki, düyü, buğda və soya buna görə əskikdir və temperatur yüksəldikcə RuBisCO daha da az dəqiq olur. Bu o deməkdir ki, qlobal istiləşmə gücləndikcə ərzaq ehtiyatında azalma ola bilər.

Bu həll (RIPE) adlı proqramın bir hissəsidir və fotonəfəs almağı daha sürətli və enerjiyə qənaət edən yeni genlərin tətbiqini nəzərdə tutur. Komanda yeni genetik ardıcıllıqlardan istifadə edərək üç alternativ yol hazırladı. Bu yollar 1700 müxtəlif bitki növü üçün optimallaşdırılmışdır. İki il ərzində elm adamları dəyişdirilmiş tütündən istifadə edərək bu ardıcıllığı sınaqdan keçirdilər. Elmdə geniş yayılmış bir bitkidir, çünki onun genomu olduqca yaxşı başa düşülür. Daha çox fotonəfəs üçün effektiv yollar bitkilərin böyüməsi üçün istifadə edilə bilən əhəmiyyətli miqdarda enerjiyə qənaət etməyə imkan verir. Növbəti addım soya, lobya, düyü və pomidor kimi qida bitkilərinə genlərin daxil edilməsidir.

Süni qan hüceyrələri və gen kəsikləri

Təbiəti sındırmaq bu, sonda insanın özünə gətirib çıxarır. Keçən il yapon alimləri qan qrupundan asılı olmayaraq istənilən xəstədə istifadə oluna bilən və travma təbabətində bir neçə real tətbiqi olan süni qan hazırladıqlarını bildirdilər. Bu yaxınlarda elm adamları sintetik qırmızı qan hüceyrələri yaratmaqla daha böyük bir irəliləyiş əldə etdilər (5). Bunlar süni qan hüceyrələri onlar yalnız təbii həmkarlarının xüsusiyyətlərini göstərməklə yanaşı, həm də qabaqcıl imkanlara malikdirlər. Nyu Meksiko Universiteti, Sandia Milli Laboratoriyası və Cənubi Çin Politexnik Universitetindən olan bir qrup qırmızı qan hüceyrələri yaradıblar ki, onlar nəinki bədənin müxtəlif hissələrinə oksigeni daşıya, həm də dərman çatdıra, toksinləri hiss edə və digər vəzifələri yerinə yetirə bilirlər. .

5. Sintetik qan hüceyrəsi

Süni qan hüceyrələrinin yaradılması prosesi ilk növbədə nazik silisium təbəqəsi ilə, sonra isə müsbət və mənfi polimer təbəqələri ilə örtülmüş təbii hüceyrələr tərəfindən yaradılmışdır. Daha sonra silisium həkk olunur və nəhayət səth təbii eritrosit membranları ilə örtülür. Bu, ölçüsü, forması, yükü və səthi zülalları real olanlara oxşar olan süni eritrositlərin yaranmasına gətirib çıxardı.

Bundan əlavə, tədqiqatçılar yeni yaranan qan hüceyrələrini model kapilyarlardakı kiçik boşluqlardan itələyərək onların elastikliyini nümayiş etdirdilər. Nəhayət, siçanlar üzərində sınaqdan keçirildikdə, 48 saat dövriyyədən sonra belə heç bir zəhərli yan təsir aşkar edilməmişdir. Testlər bu hüceyrələrə hemoglobin, xərçəng əleyhinə dərmanlar, toksiklik sensorları və ya maqnit nanohissəcikləri yükləyib ki, onların müxtəlif növ yükləri daşıya bilsinlər. Süni hüceyrələr də patogenlər üçün yem rolunu oynaya bilər.

Təbiəti sındırmaq Bu, son nəticədə insanların genetik korreksiyası, fiksasiyası və mühəndisliyi və beyinlər arasında birbaşa əlaqə üçün beyin interfeyslərinin açılması ideyasına gətirib çıxarır.

Hazırda insanın genetik modifikasiyası perspektivi ilə bağlı çoxlu narahatlıq və narahatlıq var. Genetik manipulyasiya üsullarının xəstəliyin aradan qaldırılmasına kömək edə biləcəyi kimi lehinə olan arqumentlər də güclüdür. Onlar ağrı və narahatlığın bir çox formasını aradan qaldıra bilərlər. Onlar insanların intellektini və uzunömürlülüyünü artıra bilər. Bəzi insanlar insan xoşbəxtliyinin və məhsuldarlığının miqyasını bir çox miqyasda dəyişdirə biləcəklərini söyləyəcək qədər irəliləyirlər.

Genetika Mühəndisliyigözlənilən nəticələri ciddiyə alınsa, təkamül sürətini dəyişdirən Kembri partlayışına bərabər olan tarixi bir hadisə kimi qiymətləndirilə bilərdi. İnsanların çoxu təkamül haqqında düşünəndə təbii seçmə yolu ilə bioloji təkamülü düşünürlər, lakin göründüyü kimi, onun başqa formalarını da təsəvvür etmək olar.

XNUMX-dən başlayaraq insanlar bitki və heyvanların DNT-sini dəyişdirməyə başladılar (həmçinin bax: ), yaradılması geni dəyişdirilmiş qidalars.Hazırda hər il IVF-nin köməyi ilə yarım milyon uşaq dünyaya gəlir. Getdikcə bu proseslərə həmçinin xəstəlikləri yoxlamaq üçün embrionların ardıcıllaşdırılması və ən canlı embrionun müəyyən edilməsi daxildir (genomda faktiki aktiv dəyişikliklər olmadan da olsa, gen mühəndisliyi forması).

CRISPR və buna bənzər texnologiyaların meydana çıxması ilə (6), biz DNT-də real dəyişikliklərin edilməsi ilə bağlı araşdırmalarda bum gördük. 2018-ci ildə He Jiankui Çində ilk geni dəyişdirilmiş uşaqları yaratdı və bunun üçün həbsxanaya göndərildi. Bu məsələ hazırda şiddətli etik müzakirə mövzusudur. 2017-ci ildə ABŞ Milli Elmlər Akademiyası və Milli Tibb Akademiyası insan genomunun redaktəsi konsepsiyasını təsdiqlədi, lakin yalnız "təhlükəsizlik və performans suallarına cavab tapdıqdan sonra" və "yalnız ciddi xəstəliklər halında və yaxından nəzarət altında. "

“Dizayner körpələr”in baxış bucağı, yəni uşağın doğulması lazım olan xüsusiyyətləri seçərək insanları dizayn etməsi mübahisələrə səbəb olur. Bu, arzuolunmazdır, çünki belə üsullara yalnız imkanlı və imtiyazlı şəxslərin çıxışı olacağına inanılır. Belə bir dizayn uzun müddət texniki cəhətdən qeyri-mümkün olsa belə, hətta olacaq genetik manipulyasiya qüsurlar və xəstəliklər üçün genlərin silinməsi ilə bağlı aydın şəkildə qiymətləndirilmir. Yenə də, çoxlarının qorxduğu kimi, bu, yalnız seçilmiş bir neçə nəfər üçün əlçatan olacaq.

Bununla belə, bu, CRISPR ilə əsasən mətbuatdakı illüstrasiyalardan tanış olanların təsəvvür etdiyi kimi düymələrin kəsilməsi və daxil edilməsi o qədər də sadə deyil. Bir çox insan xüsusiyyətləri və xəstəliyə qarşı həssaslıq bir və ya iki gen tərəfindən idarə olunmur. Xəstəliklər arasında dəyişir bir gen var, minlərlə risk variantları üçün şərait yaratmaq, ətraf mühit faktorlarına qarşı həssaslığı artırmaq və ya azaltmaq. Bununla belə, depressiya və diabet kimi bir çox xəstəlik poligenik olsa da, hətta sadəcə olaraq fərdi genləri kəsmək çox vaxt kömək edir. Məsələn, Verve bütün dünyada ölümün əsas səbəblərindən biri olan ürək-damar xəstəliklərinin yayılmasını azaldan gen terapiyası hazırlayır. genomun nisbətən kiçik nəşrləri.

Mürəkkəb tapşırıqlar üçün və onlardan biri xəstəliyin poligenik əsası, süni intellektin istifadəsi son vaxtlar reseptə çevrilib. Bu, valideynlərə poligenik risk qiymətləndirməsini təklif etməyə başlayan şirkət kimi şirkətlərə əsaslanır. Bundan əlavə, ardıcıl genomik məlumat dəstləri getdikcə böyüyür (bəziləri bir milyondan çox genom ardıcıllıqla), bu zaman keçdikcə maşın öyrənmə modellərinin dəqiqliyini artıracaq.

beyin şəbəkəsi

İndi “beyin sındırması” kimi tanınan şeyin qabaqcıllarından biri olan Miguel Nikolelis kitabında ünsiyyəti bəşəriyyətin gələcəyi, növümüzün təkamülünün növbəti mərhələsi adlandırdı. O, beyin-beyin interfeysi kimi tanınan mürəkkəb implantasiya edilmiş elektrodlardan istifadə edərək bir neçə siçovulun beynini birləşdirdiyi araşdırma apardı.

Nikolelis və onun həmkarları bu nailiyyəti canlı beyinləri bir neçə mikroprosessor kimi birləşdirən ilk "üzvi kompüter" kimi təsvir etdilər. Bu şəbəkədəki heyvanlar hər bir fərdi beyində olduğu kimi öz sinir hüceyrələrinin elektrik aktivliyini sinxronizasiya etməyi öyrəniblər. Şəbəkəyə qoşulmuş beyin, elektrik stimullarının iki fərqli nümunəsini ayırd etmək qabiliyyəti kimi şeylər üçün sınaqdan keçirilmişdir və onlar adətən fərdi heyvanları üstələyir. Əgər siçovulların bir-birinə bağlı beyinləri hər hansı bir heyvanın beyinlərindən "daha ağıllıdır"sa, insan beyni ilə bir-birinə bağlı olan bioloji superkompüterin imkanlarını təsəvvür edin. Belə bir şəbəkə insanlara dil maneələri üzərində işləməyə imkan verə bilər. Həmçinin, siçovullar üzərində aparılan tədqiqatın nəticələri doğru olarsa, insan beyninin şəbəkələşdirilməsi performansı yaxşılaşdıra bilər və ya belə görünür.

MT-nin səhifələrində də qeyd olunan, kiçik bir insan şəbəkəsinin beyin fəaliyyətini birləşdirən son təcrübələr olmuşdur. Fərqli otaqlarda oturan üç nəfər Tetrisə bənzər video oyununda digər bloklar arasında körpü yaratmaq üçün bloku düzgün istiqamətləndirmək üçün birlikdə çalışdılar. Başlarında beyinlərinin elektrik fəaliyyətini qeyd edən elektroensefaloqraf (EEQ) olan "göndərən" kimi fəaliyyət göstərən iki nəfər boşluğu gördü və blokun uyğunlaşmaq üçün fırlanmasının lazım olub-olmadığını bildi. “Alıcı” kimi çıxış edən üçüncü şəxs düzgün həll yolunu bilmədi və birbaşa göndərənlərin beynindən göndərilən göstərişlərə etibar etməli oldu. “BrainNet” (7) adlanan bu şəbəkə ilə ümumilikdə beş qrup insan sınaqdan keçirilib və onlar orta hesabla tapşırığın 80%-dən çox dəqiqliyinə nail olublar.

7. BrainNet təcrübəsindən foto

İşi çətinləşdirmək üçün tədqiqatçılar bəzən göndəricilərdən birinin göndərdiyi siqnala səs-küy əlavə edirdilər. Ziddiyyətli və ya qeyri-müəyyən istiqamətlərlə üzləşən alıcılar göndərənin daha dəqiq göstərişlərini müəyyənləşdirməyi və onlara əməl etməyi tez öyrəndilər. Tədqiqatçılar qeyd edirlər ki, bu, bir çox insanın beyninin tamamilə qeyri-invaziv üsulla tel bağlandığına dair ilk hesabatdır. Onlar iddia edirlər ki, beyinləri şəbəkəyə qoşula bilən insanların sayı praktiki olaraq qeyri-məhduddur. Onlar həmçinin təklif edirlər ki, qeyri-invaziv üsullardan istifadə etməklə məlumat ötürülməsi beyin fəaliyyətinin eyni vaxtda görüntülənməsi (fMRI) ilə yaxşılaşdırıla bilər, çünki bu, yayımçının ötürə biləcəyi məlumatın həcmini potensial olaraq artırır. Bununla belə, fMRI asan prosedur deyil və onsuz da son dərəcə çətin olan işi çətinləşdirəcək. Tədqiqatçılar həmçinin siqnalın alıcının beynində xüsusi semantik məzmunun fərqinə varması üçün beynin müəyyən sahələrinə yönəldilə biləcəyini də düşünürlər.

Eyni zamanda, daha invaziv və bəlkə də daha səmərəli beyin bağlantısı üçün alətlər sürətlə inkişaf edir. Elon Musk bu yaxınlarda beyindəki kompüterlər və sinir hüceyrələri arasında geniş əlaqə yaratmaq üçün XNUMX elektrodları ehtiva edən BCI implantının inkişafını elan etdi. (DARPA) eyni vaxtda bir milyon sinir hüceyrəsini işə sala bilən implantasiya edilə bilən sinir interfeysi hazırlayıb. Baxmayaraq ki, bu BCI modulları xüsusi olaraq qarşılıqlı fəaliyyət üçün nəzərdə tutulmayıb beyin-beyinkimi məqsədlər üçün istifadə oluna biləcəyini təsəvvür etmək çətin deyil.

Yuxarıda göstərilənlərə əlavə olaraq, xüsusilə Silikon Vadisində dəbdə olan və bəzən şübhəli elmi əsaslarla müxtəlif növ sağlamlıq prosedurlarından ibarət olan "biohakinq" anlayışı da var. Onların arasında müxtəlif diyetlər və məşq üsulları, o cümlədən. gənc qanın transfüzyonu, həmçinin subkutan çiplərin implantasiyası. Bu zaman zənginlərin ağlına “ölümü sındırmaq” və ya qocalıq kimi bir şey düşür. Hələ ki, onların istifadə etdiyi üsulların bəzilərinin xəyal etdiyi ölümsüzlük bir yana, ömrü əhəmiyyətli dərəcədə uzada biləcəyinə dair heç bir inandırıcı dəlil yoxdur.