Natur Hacking

D’Natur selwer kann eis léieren, wéi een an d’Natur hackt, wéi d’Bienen, wat de Mark Mescher an de Consuelo De Moraes vun der ETH zu Zürich festgestallt hunn, datt si Experten un d’Blieder knabbelen, fir Planzen ze "encouragéieren" ze bléien.

Interessanterweis sinn d'Versuche fir dës Insektebehandlungen mat eise Methoden net erfollegräich ze sinn, a Wëssenschaftler froen sech elo ob d'Geheimnis fir effektiv Insektschued op Blieder am eenzegaartege Muster läit, deen se benotzen, oder vläicht an der Aféierung vun e puer Substanzen duerch d'Bienen. Op anerer biohacking Felder et geet eis awer besser.

Zum Beispill, Ingenieuren kuerzem entdeckt wéi Spinat an Ëmweltsensoren ëmsetzendéi Iech op d'Präsenz vu Sprengstoff alarméiere kann. Am 2016 hunn de chemeschen Ingenieur Ming Hao Wong a seng Equipe um MIT Kuelestoff Nanotubes a Spinatblieder transplantéiert. Spuer Sprengstoffdéi d'Planz duerch d'Loft oder d'Grondwaasser absorbéiert huet, hunn Nanotubes gemaach e fluoreszent Signal emittéieren. Fir esou e Signal vun der Fabrik ze erfassen, gouf eng kleng Infraroutkamera op d'Blat geriicht an un engem Raspberry Pi Chip befestegt. Wann d'Kamera e Signal entdeckt huet, huet se eng E-Mail Alarm ausgeléist. No der Entwécklung vun Nanosensoren a Spinat, huet de Wong ugefaang aner Uwendungen fir d'Technologie z'entwéckelen, besonnesch an der Landwirtschaft fir virun Dréchent oder Schädlinge ze warnen.

zum Beispill de Phänomen vun der Biolumineszenz. an Squid, Jellyfish an aner Mier Kreaturen. D'franséisch Designer Sandra Rey stellt d'Biolumineszenz als eng natierlech Manéier vu Beliichtung vir, dat heescht d'Schafe vu "liewege" Laternen, déi Liicht ouni Stroum emittéieren (2). Ray ass de Grënner a CEO vu Glowee, enger biolumineszenter Beliichtungsfirma. Hie seet viraus, datt se enges Daags déi konventionell elektresch Stroossebeleuchtung kënnen ersetzen.

2. Glowee Beliichtung Visualiséierung

Fir d'Produktioun vu Liicht involvéiert Glowee Techniker Biolumineszenz Gen kritt aus Hawaiian cuttlefish an E. coli Bakterien, an dann wuessen se dës Bakterien. Andeems se d'DNA programméiere kënnen d'Ingenieuren d'Faarf vum Liicht kontrolléieren wann se ausschalt an un, wéi och vill aner Ännerungen. Dës Bakterien musse selbstverständlech versuergt a gefiddert ginn fir lieweg a strahlend ze bleiwen, sou datt d'Firma schafft fir d'Liicht méi laang ze halen. Am Moment, seet de Rey bei Wired, si hunn ee System dee fir sechs Deeg leeft. Déi aktuell limitéiert Liewensdauer vun den Armaturen bedeit datt se am Moment meeschtens gëeegent sinn fir Eventer oder Fester.

Hausdéieren mat elektronesche Rucksäck

Dir kënnt Insekte kucken a probéieren se ze imitéieren. Dir kënnt och probéieren se ze "hacken" a benotzen se als ... Miniatur Dronen. Bumblebees si mat "Rucksäck" mat Sensoren ausgestatt, wéi déi vun de Baueren benotzt fir hir Felder ze iwwerwaachen (3). De Problem mat Mikrodronen ass Kraaft. Et gëtt kee sou Problem mat Insekten. Si fléien onermiddlech. D'Ingenieuren hunn hire "Gepäck" mat Sensoren gelueden, Erënnerung fir Datelagerung, Empfänger fir Location Tracking a Batterien fir d'Elektronik ze dréinen (dat ass vill méi kleng Kapazitéit) - alles waacht 102 Milligramm. Wéi d'Insekten hir alldeeglech Aktivitéite maachen, moossen Sensoren Temperatur a Fiichtegkeet, an hir Positioun gëtt mat engem Radiosignal verfollegt. Nodeems Dir an den Hive zréckkoum, ginn d'Donnéeën erofgelueden an d'Batterie gëtt drahtlos gelueden. D'Team vu Wëssenschaftler nennt hir Technologie Living IoT.

3. Live IoT, dat ass e Bommeleeër mat engem elektronesche System um Réck

Zoolog am Max Planck Institut fir Ornithologie. Martin Wikelski decidéiert de populäre Glawen ze testen datt Déieren eng gebierteg Fäegkeet hunn, impendéiert Katastrophen ze spieren. Wikelski féiert den internationalen Déieresenséierprojet ICARUS. Den Auteur vum Design a Fuerschung krut Notoritéit wann hien ugeschloss huet GPS Beaconen Déieren (4), grouss a kleng, fir den Afloss vu Phänomener op hiert Verhalen ze studéieren. D'Wëssenschaftler hunn ënner anerem gewisen datt eng verstäerkte Präsenz vu wäisse Storke op d'Lokustinfestatioune kann Indikatiounen sinn, an d'Plaz an d'Kierpertemperatur vun de Mallard Enten kënnen indikativ sinn fir d'Verbreedung vun der Vugelinfluenza bei de Mënschen.

4. Martin Wikelski an de Senderstorch

Elo benotzt Wikelski Geessen fir erauszefannen, ob et eppes an den antiken Theorien ass, déi Déieren "wëssen" iwwer kommend Äerdbiewen a Vulkanausbréch. Direkt nom massiven 2016 Norcia Äerdbiewen an Italien huet de Wikelski Béischten no beim Epizenter gekacht fir ze kucken ob se sech virun de Schock anescht behuelen. All Halsband enthält béid GPS Tracking Apparatwéi en Accelerometer.

Hien huet spéider erkläert datt mat sou enger Iwwerwaachung ronderëm d'Auer et méiglech ass "normalt" Verhalen z'identifizéieren an dann no Abnormalitéiten ze sichen. Wikelski a seng Equipe hu festgestallt datt d'Déieren hir Beschleunegung an de Stonnen virum Äerdbiewen erhéicht hunn. Hien huet "Warnperioden" vun 2 bis 18 Stonnen observéiert, ofhängeg vun der Distanz vum Epizenter. Wikelski gëlt fir e Patent fir e Katastrophenwarnsystem baséiert op dem kollektive Verhalen vun Déieren relativ zu enger Baseline.

Verbessert d'Effizienz vun der Fotosynthese

D'Äerd lieft well se iwwerall op der Welt planzt Sauerstoff als Nieweprodukt vun der Fotosynthese fräiginnan e puer vun hinnen ginn zousätzlech nährstoffaarme Liewensmëttel. Wéi och ëmmer, d'Photosynthese ass onvollstänneg, trotz ville Millioune Joer vun der Evolutioun. D'Fuerscher vun der University of Illinois hunn ugefaang d'Aarbecht fir d'Defekter an der Fotosynthese ze korrigéieren, wat se gleewen datt d'Ernteausbezuele bis zu 40 Prozent erhéijen.

Si konzentréieren op e Prozess genannt Photorespiratioundat ass net sou vill Deel vun der Fotosynthese wéi seng Konsequenz. Wéi vill biologesch Prozesser funktionnéiert d'Fotosynthese net ëmmer perfekt. Wärend der Fotosynthese huelen d'Planzen Waasser a Kuelendioxid op a verwandelen se an Zucker (Liewensmëttel) a Sauerstoff. Planzen brauche kee Sauerstoff, sou datt et ewechgeholl gëtt.

D'Fuerscher isoléiert en Enzym genannt Ribulose-1,5-Bisphosphatcarboxylase / Oxygenase (RuBisCO). Dëse Proteinkomplex bindt e Kuelendioxidmolekül un Ribulose-1,5-Bisphosphat (RuBisCO). Am Laf vun de Jorhonnerten ass d'Äerdatmosphär méi oxidéiert ginn, dat heescht datt de RuBisCO mat méi Sauerstoffmoleküle mat Kuelendioxid gemëscht ass. An engem vu véier Fäll erfaasst RuBisCO falsch e Sauerstoffmolekül, an dëst beaflosst d'Leeschtung.

Wéinst der Onvollstännegkeet vun dësem Prozess gi Planzen mat gëftege Nebenprodukter wéi Glykolat an Ammoniak hannerlooss. D'Veraarbechtung vun dëse Verbindungen (duerch Photorespiratioun) erfuerdert Energie, déi zu de Verloschter bäigefüügt gëtt, déi aus der Ineffizienz vun der Fotosynthese entstinn. D'Autoren vun der Studie bemierken datt Reis, Weess a Sojabohnen dowéinst Mangel sinn, an de RuBisCO gëtt nach manner genau wéi d'Temperatur eropgeet. Dëst bedeit datt wéi d'global Erwiermung sech verstäerkt, et zu enger Reduktioun vun der Liewensmëttelversuergung kënnt.

Dës Léisung ass Deel vun engem Programm genannt (RIPE) an ëmfaasst d'Aféierung vun neie Genen déi d'Fotorespiratioun méi séier a méi energieeffizient maachen. D'Team huet dräi alternativ Weeër entwéckelt déi nei genetesch Sequenzen benotzen. Dës Weeër si fir 1700 verschidde Planzenaarten optimiséiert ginn. Fir zwee Joer hunn d'Wëssenschaftler dës Sequenzen mat modifizéierten Tubak getest. Et ass eng allgemeng Planz an der Wëssenschaft well säi Genom aussergewéinlech gutt verstanen ass. Méi effizient Weeër fir Photorespiratioun erlaben Planzen eng bedeitend Quantitéit un Energie ze spueren, déi fir hire Wuesstum benotzt kënne ginn. De nächste Schrëtt ass Genen a Liewensmëttelkulturen wéi Soja, Bounen, Reis an Tomaten aféieren.

Kënschtlech Bluttzellen a Genausschnëtter

Natur Hacking dat féiert zum Schluss zum Mann selwer. D'lescht Joer hunn d'japanesch Wëssenschaftler gemellt datt si e kënschtlecht Blutt entwéckelt hunn dat op all Patient benotzt ka ginn, onofhängeg vun der Bluttgruppe, déi verschidde real-Liewen Uwendungen an der Traumamedizin huet. Viru kuerzem hunn d'Wëssenschaftler en nach méi groussen Duerchbroch gemaach andeems se synthetesch rout Bluttzellen kreéieren (5). Dës kënschtlech Bluttzellen si weisen net nëmmen d'Eegeschafte vun hiren natierleche Géigeparteien, awer hunn och fortgeschratt Fäegkeeten. E Team vun der University of New Mexico, Sandia National Laboratory, a South China Polytechnic University huet rout Bluttzellen erstallt, déi net nëmmen Sauerstoff a verschiddenen Deeler vum Kierper droen kënnen, awer och Medikamenter liwweren, Toxine senséieren an aner Aufgaben ausféieren. .

5. Synthetesch Bluttzelle

De Prozess fir kënschtlech Bluttzellen ze kreéieren et gouf vun natierlechen Zellen initiéiert, déi fir d'éischt mat enger dënnter Schicht Silica beschichtet goufen an duerno mat Schichten vu positiven an negativen Polymeren. D'Kisel gëtt dann geätzt a schliisslech gëtt d'Uewerfläch mat natierlechen Erythrozytmembranen bedeckt. Dëst huet zu der Schafung vu kënschtlechen Erythrozyten gefouert mat der Gréisst, Form, Ladung an Uewerflächeproteine ​​ähnlech wéi déi richteg.

Zousätzlech hunn d'Fuerscher d'Flexibilitéit vun nei geformte Bluttzellen bewisen andeems se se duerch kleng Lücken a Modellkapillaren gedréckt hunn. Schlussendlech, wann se a Mais getest goufen, goufen keng gëfteg Nebenwirkungen fonnt och no 48 Stonnen Zirkulatioun. D'Tester hunn dës Zellen mat Hämoglobin, Anti-Kriibs Medikamenter, Toxizitéitssensoren oder magnetesche Nanopartikel gelueden fir ze weisen datt se verschidden Aarte vu Käschten droen kënnen. Kënschtlech Zellen kënnen och als Köder fir Pathogenen handelen.

Natur Hacking dëst féiert schlussendlech zu der Iddi vun der genetescher Korrektur, Fixéierung an Ingenieursmënschen, an d'Ouverture vu Gehirninterfaces fir direkt Kommunikatioun tëscht Gehirer.

De Moment gëtt et vill Angscht a Suergen iwwer d'Perspektiv vun der mënschlecher genetescher Modifikatioun. Argumenter zugonschte sinn och staark, sou wéi datt genetesch Manipulatiounstechnike hëllefe kënnen d'Krankheet eliminéieren. Si kënne vill Forme vu Schmerz a Besuergnëss eliminéieren. Si kënnen d'Leit hir Intelligenz an d'Längegkeet erhéijen. E puer Leit ginn esou wäit wéi ze soen datt se d'Skala vum mënschleche Gléck a Produktivitéit duerch vill Uerderen vun der Gréisst änneren.

Genetesch Engineeringwann hir erwaart Konsequenze eescht geholl ginn, et kéint als historeschen Evenement ugesi ginn, gläich zu der kambrescher Explosioun, déi den Tempo vun der Evolutioun geännert huet. Wann déi meescht Leit un Evolutioun denken, denken se un d'biologesch Evolutioun duerch natierlech Selektioun, awer wéi et sech erausstellt, kënnen aner Formen dovun virgestallt ginn.

Vun den XNUMXs un hunn d'Leit ugefaang d'DNA vu Planzen an Déieren z'änneren (kuck och: ), Schafung genetesch modifizéiert Liewensmëtteletc. Am Moment ginn all Joer eng hallef Millioun Kanner mat der Hëllef vun IVF gebuer. Ëmmer méi enthalen dës Prozesser och Sequenzéierung vun Embryonen fir op Krankheeten ze screenen an de liewensfäegsten Embryo ze bestëmmen (eng Form vu Gentechnik, awer ouni tatsächlech aktiv Ännerungen am Genom).

Mat dem Advent vu CRISPR an ähnlechen Technologien (6), hu mir e Boom an der Fuerschung gesinn fir richteg Ännerungen un DNA ze maachen. Am Joer 2018 huet den He Jiankui déi éischt genetesch modifizéiert Kanner a China erstallt, fir déi hien an de Prisong geschéckt gouf. Dës Fro ass de Moment de Sujet vun enger hefter ethescher Debatt. Am 2017 hunn d'US National Academy of Sciences an d'National Academy of Medicine d'Konzept vun der mënschlecher Genom Redaktioun guttgeheescht, awer nëmmen "nodeems Äntwerten op Sécherheets- a Leeschtungsfroen fonnt goufen" an "nëmmen am Fall vu schlëmmen Krankheeten an ënner enker Opsiicht. "

De Standpunkt vun "Designer Puppelcher", dat heescht, d'Leit ze designen andeems se d'Charakteristiken auswielen, déi e Kand sollt gebuer ginn, verursaacht Kontrovers. Dëst ass onerwënscht well et gëtt ugeholl datt nëmmen déi räich a privilegiéiert Zougang zu sou Methoden hunn. Och wann esou en Design fir eng laang Zäit technesch onméiglech ass, wäert et souguer sinn genetesch Manipulatioun iwwer d'Läsche vun Genen fir Mängel a Krankheeten sinn net kloer bewäert. Erëm, wéi vill Angscht, dëst wäert nëmme fir e puer ausgewielt ginn.

Wéi och ëmmer, dëst ass net sou einfach en Ausschnëtt an Inklusioun vu Knäppercher wéi déi, déi mat CRISPR vertraut sinn haaptsächlech aus Illustratiounen an der Press virstellen. Vill mënschlech Charakteristiken an Empfindlechkeet fir Krankheet ginn net vun engem oder zwee Genen kontrolléiert. Krankheeten Gamme vu een Gen ze hunn, Konditioune fir vill Dausende vu Risikooptiounen erstellen, d'Sensibilitéit fir d'Ëmweltfaktoren erhéijen oder erofsetzen. Wéi och ëmmer, wärend vill Krankheeten, wéi Depressioun an Diabetis, polygenesch sinn, och einfach eenzel Genen ausschneiden hëlleft dacks. Zum Beispill entwéckelt Verve eng Gentherapie déi d'Prévalenz vun der Herz-Kreislauf-Krankheet reduzéiert, eng vun den Haaptursaachen vum Doud weltwäit. relativ kleng Editioune vum Genom.

Fir komplex Aufgaben, an ee vun hinnen polygenic Basis vun Krankheet, d'Benotzung vu kënschtlecher Intelligenz ass viru kuerzem e Rezept ginn. Et baséiert op Firmen wéi déi, déi ugefaang hunn Elteren eng polygene Risikobewäertung ze bidden. Zousätzlech ginn sequentéiert genomesch Datesätz méi grouss a méi grouss (e puer mat iwwer eng Millioun Genome sequenzéiert), wat d'Genauegkeet vu Maschinnléieremodeller mat der Zäit erhéijen.

Gehir Reseau

A sengem Buch, Miguel Nicolelis, ee vun de Pionéier vun deem wat elo als "Gehir Hacking" bekannt ass, genannt Kommunikatioun d'Zukunft vun der Mënschheet, déi nächst Etapp an der Evolutioun vun eiser Spezies. Hien huet Fuerschung gemaach, an där hien d'Gehirer vu verschiddene Ratten verbonne mat raffinéierte implantéierte Elektroden, bekannt als Gehir-Gehir Interfaces.

Nicolelis a seng Kollegen hunn d'Erreeche beschriwwen als den éischten "organesche Computer" mat liewegen Gehirer verbonne matenee wéi wa se e puer Mikroprozessoren wieren. D'Déieren an dësem Netz hunn geléiert d'elektresch Aktivitéit vun hiren Nervenzellen op déiselwecht Manéier wéi an all eenzel Gehir ze synchroniséieren. De vernetzte Gehir gouf getest fir Saachen wéi seng Fäegkeet fir tëscht zwee verschidde Mustere vun elektresche Reizen ze z'ënnerscheeden, a si meeschtens méi wéi eenzel Déieren. Wann d'verbonne Gehirer vu Ratten "méi schlau" sinn wéi déi vun engem eenzegen Déier, stellt Iech d'Fähigkeiten vun engem biologesche Supercomputer vir, deen duerch e mënschlecht Gehir verbonnen ass. Esou en Netz kéint de Leit erlaben iwwer Sproochebarrièren ze schaffen. Och, wann d'Resultater vun der Rattenstudie richteg sinn, kann d'Vernetzung vum mënschleche Gehir d'Performance verbesseren, oder sou schéngt et.

Et goufen rezent Experimenter, och op de Säiten vum MT ernimmt, déi d'Gehiraktivitéit vun engem klengen Netz vu Leit involvéiert hunn. Dräi Leit, déi a verschiddene Raim sëtzen, hunn zesumme geschafft fir de Block richteg ze orientéieren sou datt et d'Lück tëscht anere Blocken an engem Tetris-ähnlechen Videospill kéint iwwerbrécken. Zwee Leit, déi als "Sender" gehandelt hunn, mat Elektroencephalographen (EEGs) op de Kapp, déi d'elektresch Aktivitéit vun hirem Gehir opgeholl hunn, hunn d'Lück gesinn a woussten ob de Block muss rotéiert ginn fir ze passen. Déi drëtt Persoun, déi als "Empfänger" handelt, wousst net déi richteg Léisung an huet missen op Instruktioune vertrauen, déi direkt aus dem Gehir vun de Sender geschéckt goufen. Insgesamt fënnef Gruppe vu Leit goufen mat dësem Netzwierk getest, genannt "BrainNet" (7), an am Duerchschnëtt hunn se iwwer 80% Genauegkeet op der Aufgab erreecht.

7. Foto vum BrainNet Experiment

Fir d'Saache méi schwéier ze maachen, hunn d'Fuerscher heiansdo Kaméidi op d'Signal bäigefüügt, déi vun engem vun de Sender geschéckt gouf. Géint konfliktend oder zweedeiteg Richtungen konfrontéiert, hunn d'Empfänger séier geléiert de Sender méi präzis Instruktiounen z'identifizéieren an ze verfollegen. D'Fuerscher bemierken datt dëst deen éischte Bericht ass datt d'Gehir vu ville Leit op eng komplett net-invasiv Manéier verbonne sinn. Si plädéieren datt d'Zuel vu Leit, deenen hir Gehirn vernetzt kënne ginn, praktesch onlimitéiert ass. Si proposéieren och datt d'Informatiounsiwwerdroung mat net-invasiven Methoden duerch simultan Gehiraktivitéit Imaging (fMRI) verbessert ka ginn, well dëst potenziell d'Quantitéit un Informatioun erhéicht, déi e Sender kann vermëttelen. Wéi och ëmmer, fMRI ass keng einfach Prozedur, an et wäert eng schonn extrem schwiereg Aufgab komplizéieren. D'Fuerscher spekuléieren och datt d'Signal op spezifesch Gebidder vum Gehir gezielt ka ginn fir Bewosstsinn vu spezifesche semanteschen Inhalt am Gehir vum Empfänger auszeléisen.

Zur selwechter Zäit entwéckelen Tools fir méi invasiv a méiglecherweis méi effizient Gehirkonnektivitéit séier. Elon Musk huet viru kuerzem d'Entwécklung vun engem BCI Implantat ugekënnegt deen XNUMX Elektroden enthält fir eng breet Kommunikatioun tëscht Computeren an Nervenzellen am Gehir z'erméiglechen. (DARPA) huet eng implantéierbar neural Interface entwéckelt, déi gläichzäiteg eng Millioun Nervenzellen brennt. Och wann dës BCI Moduler net speziell entwéckelt goufen fir ze interoperéieren Gehir-Gehiret ass net schwéier ze virstellen datt se fir sou Zwecker benotzt kënne ginn.

Zousätzlech zu den uewe genannte gëtt et en anert Verständnis vu "Biohacking", wat besonnesch am Silicon Valley moudesch ass a besteet aus verschiddenen Aarte vu Wellnessprozeduren mat heiansdo zweifelhafte wëssenschaftleche Fundamenter. Dorënner sinn verschidden Diäten an Trainingstechniken, souwéi inkl. Transfusioun vu jonke Blutt, souwéi Implantatioun vun subkutane Chips. An dësem Fall denken déi Räich un eppes wéi "Hacking Doud" oder Alter. Bis elo gëtt et keng iwwerzeegend Beweiser datt d'Methoden, déi se benotzen, d'Liewen wesentlech verlängeren, fir net vun der Onstierflechkeet ze schwätzen, vun där e puer dreemen.