Hacking di a natura

A natura stessa ci pò insignà cumu si pirate in a natura, cum'è l'api, chì Mark Mescher è Consuelo De Moraes di ETH in Zurich anu nutatu chì anu sapientemente mordicchiatu e foglie per "incuragisce" i pianti à fiori.

Curiosamente, i tentativi di riplicà sti trattamenti d'insetti cù i nostri metudi ùn anu micca successu, è i scientisti si dumandanu avà s'ellu u sicretu di u dannu efficace di l'insetti à e foglie si trova in u mudellu unicu chì utilizanu, o forsi in l'intruduzioni di certi sustanzi da l'abi. À l'altri campi di biohacking però, facemu megliu.

Per esempiu, ingegneri pocu scupertu cumu trasforma l'espinaca in sistemi sensoriali ambientalichì vi ponu avvistà a prisenza di splusivi. In u 2016, l'ingegnere chimicu Ming Hao Wong è a so squadra in u MIT trasplantanu nanotubi di carbone in foglie di spinaci. Tracce di splusivichì a pianta assorbita à traversu l'aria o l'acqua di terra, hà fattu nanotubi emette un signalu fluorescente. Per catturà un tali signale da a fabbrica, una piccula camera infrared hè stata puntata à a foglia è attaccata à un chip Raspberry Pi. Quandu a camera hà rilevatu un signalu, hà attivatu una alerta email. Dopu avè sviluppatu nanosensori in spinach, Wong hà cuminciatu à sviluppà altre applicazioni per a tecnulugia, in particulare in l'agricultura per avvistà di a seca o di pesti.

u fenomenu di a bioluminescenza, per esempiu. in calamari, meduse è altre creature marine. U designer francese Sandra Rey presenta a bioluminescenza cum'è un modu naturali di illuminazione, vale à dì a creazione di lanterne "viventi" chì emettenu luce senza elettricità (2). Ray hè u fundatore è CEO di Glowee, una cumpagnia di illuminazione bioluminescente. Ellu predice chì un ghjornu puderanu rimpiazzà l'illuminazione stradale elettricu convenzionale.

2. Glowee Lighting Visualization

Per a produzzione di luce, i tecnichi di Glowee implicanu gene di bioluminescenza ottenuta da a seppia hawaiana in i batteri E. coli, è poi crescenu questi batteri. Programmandu l'ADN, l'ingegneri ponu cuntrullà u culore di a luce quandu si spegne è si accende, è ancu parechje altre mudificazioni. Queste battìri ovviamente anu da esse cura è alimentate per stà vivu è radiante, cusì a cumpagnia travaglia per mantene a luce più longa. À u mumentu, dice Rei à Wired, anu un sistema chì hè in funzione da sei ghjorni. L'attuale vita limitata di i luminarii significa chì in u mumentu sò soprattuttu adattati per avvenimenti o festivals.

Animali cù sacchetti elettronichi

Pudete guardà insetti è pruvate d'imite. Pudete ancu pruvà à "pirate" è l'utilizanu cum'è ... droni in miniatura. Bumblebees sò furnuti cù "backpacks" cù sensori, cum'è quelli utilizati da i agricultori per monitorà i so campi (3). U prublema cù i microdroni hè u putere. Ùn ci hè micca un tali prublema cù insetti. Volanu senza stanca. L'ingegneri anu caricatu i so "bagaglii" cù sensori, memoria per l'almacenamiento di dati, ricevitori per u seguimentu di u locu è e batterie per l'alimentazione di l'elettronica (vale à dì, una capacità assai più chjuca) - tutti pesanu 102 milligrammi. Quandu l'insetti viaghjanu in e so attività di ogni ghjornu, i sensori misuranu a temperatura è l'umidità, è a so pusizione hè tracciata cù un signalu radiu. Dopu à vultà in u bugne, i dati sò scaricati è a bateria hè caricata in wireless. A squadra di scientisti chjama a so tecnulugia Living IoT.

3. Live IoT, chì hè un bumblebee cù un sistema elettronicu in u so spinu

Zoologu à l'Istitutu Max Planck per l'Ornitologia. Martin Wikelski decisu di pruvà a credenza populari chì l'animali anu una capacità innata per sente i disastri imminenti. Wikelski guida u prughjettu internaziunale di rilevazione di l'animali, ICARUS. L'autore di u disignu è a ricerca hà guadagnatu notorietà quandu hà attaccatu balise GPS animali (4), grande è chjuca, per studià l'influenza di i fenomeni nantu à u so cumpurtamentu. I scientisti anu dimustratu, frà altre cose, chì una presenza aumentata di cicogne bianche pò esse indicativa di infestazioni di locuste, è a locu è a temperatura di u corpu di l'anatra reale pò esse indicativa di a diffusione di l'influenza aviaria trà l'omu.

4. Martin Wikelski è a cicogna trasmettitrice

Avà Wikelski usa capre per sapè s'ellu ci hè qualcosa in l'antichi teorii chì l'animali "sanu" di i terremoti imminenti è l'eruzioni vulcaniche. Immediatamente dopu à u terrimotu massivu di Norcia 2016 in Italia, Wikelski hà collatu u bestiame vicinu à l'epicentru per vede s'ellu si cumportavanu di manera diversa prima di i scossa. Ogni collu cuntene i dui Dispositiu di seguimentu GPScum'è un accelerometru.

In seguitu spiegò chì cù un tali monitoraghju round-the-clock, hè pussibule identificà un cumpurtamentu "normale" è dopu cercà anormalità. Wikelski è a so squadra anu nutatu chì l'animali anu aumentatu a so accelerazione in l'ore prima di u terrimotu. Hà osservatu "periodi d'alerta" da 2 à 18 ore, secondu a distanza da l'epicentre. Wikelski dumanda una patente per un sistema d'avvertimentu di disastru basatu annantu à u cumpurtamentu cullettivu di l'animali relative à una basa.

Migliurà l'efficienza di a fotosintesi

A terra campa perchè pianta in tuttu u mondu libera l'ossigenu cum'è un subproduttu di a fotosintesiè alcuni di elli diventanu alimenti nutritivi supplementari. Tuttavia, a fotosintesi hè imperfetta, malgradu parechji milioni d'anni di evoluzione. I ricercatori di l'Università di l'Illinois anu cuminciatu à travaglià per correggerà i difetti in a fotosintesi, chì credenu chì puderia aumentà a pruduzzioni di culturi finu à u 40 per centu.

Si sò cuncentrati un prucessu chjamatu photorespirationchì ùn hè tantu una parte di a fotosintesi cum'è a so cunsiquenza. Cum'è parechji prucessi biologichi, a fotosintesi ùn hè micca sempre perfetta. Durante a fotosintesi, i pianti piglianu l'acqua è l'anidride carbonica è li trasformanu in zuccheri (alimentu) è ossigenu. I pianti ùn anu micca bisognu di l'ossigenu, per quessa hè eliminatu.

I circadori isolanu una enzima chjamata ribulose-1,5-bisfosfat carboxylase/oxygenase (RuBisCO). Stu cumplessu di proteine ​​​​unisce una molécula di diossidu di carbonu à ribulose-1,5-bisphosphate (RuBisCO). Duranti i seculi, l'atmosfera di a Terra hè diventata più oxidata, chì significa chì RuBisCO hà da trattà cù più molécule d'ossigenu mischiate cù diossidu di carbonu. In unu di quattru casi, RuBisCO cattura erroneamente una molécula d'ossigenu, è questu affetta u rendiment.

A causa di l'imperfezzione di stu prucessu, i pianti sò lasciati cù prudutti tossichi cum'è glycolate è ammonia. U trasfurmazioni di sti cumposti (per via di a fotorespirazione) necessita energia, chì hè aghjuntu à i perditi risultanti da l'inefficienza di a fotosintesi. L'autori di u studiu notanu chì u risu, u granu è a soia sò deficienti per quessa, è RuBisCO diventa ancu menu precisu cum'è a temperatura aumenta. Questu significa chì cum'è u riscaldamentu glubale s'intensifica, pò esse una riduzzione di l'alimentazione.

Sta suluzione face parte di un prugramma chjamatu (RIPE) è implica l'introduzione di novi geni chì facenu a fotorespirazione più veloce è più efficiente energeticamente. A squadra hà sviluppatu trè percorsi alternativi utilizendu e novi sequenze genetiche. Questi percorsi sò stati ottimizzati per 1700 spezie di piante diverse. Per dui anni, i scientisti anu pruvatu sti sequenze cù u tabacco mudificatu. Hè una pianta cumuna in a scienza perchè u so genoma hè eccezziunale bè capitu. Più percorsi efficaci per a fotorespirazione permette à e piante di salvà una quantità significativa di energia chì pò esse usata per u so crescita. U prossimu passu hè di intruduce i geni in i culturi alimentari cum'è a soia, i fasgioli, u risu è i pumati.

Cellule di sangue artificiali è ritagli di geni

Hacking di a natura questu porta à a fine à l'omu stessu. L'annu passatu, i scientisti giapponesi anu infurmatu chì anu sviluppatu un sangue artificiale chì pò esse usatu in ogni paziente, indipendentemente da u tipu di sangue, chì hà parechje applicazioni in a vita reale in a medicina traumatologica. Ricertamenti, i scientisti anu fattu un avanzu ancu più grande creendu globuli rossi sintetici (5). Quessi cellule di sangue artificiali ùn sò micca solu mostranu e proprietà di i so contraparti naturali, ma ancu avè capacità avanzate. Un squadra di l'Università di u Novu Messicu, u Laboratoriu Naziunale di Sandia è l'Università Politecnica di u Sud di a Cina anu creatu globuli rossi chì ùn ponu micca solu purtà l'ossigenu à diverse parti di u corpu, ma ancu furnisce droghe, sensazione di tossine è eseguisce altre attività. .

5. Cellule di sangue sinteticu

U prucessu di creà cellule di sangue artificiali hè stata iniziata da i celluli naturali chì sò stati prima rivestiti cù una fina capa di silice è dopu cù strati di polimeri pusitivi è negativi. A silice hè tandu incisa è infine a superficia hè cuparta cù membrani eritrociti naturali. Questu hà purtatu à a creazione di eritrociti artificiali, avè a dimensione, a forma, a carica è e proteine ​​​​superficiali simili à i veri.

Inoltre, i circadori anu dimustratu a flessibilità di e cellule di sangue di novu furmati spinghjenduli attraversu minuscule lacune in i capillari mudelli. Infine, quandu anu pruvatu à i topi, ùn anu micca truvatu effetti tossichi ancu dopu à 48 ore di circulazione. I testi anu caricatu sti cellule cù hemoglobina, droghe anti-cancer, sensori di toxicità, o nanoparticelle magnetiche per dimustrà ch'elli puderanu purtà diversi tipi di carichi. E cellule artificiali ponu ancu agisce cum'è esca per i patogeni.

Hacking di a natura Questu ultimamente porta à l'idea di correzione genetica, fissazione è ingegneria umana, è l'apertura di interfacce cerebrali per a cumunicazione diretta trà i cervelli.

Attualmente, ci hè assai ansietà è preoccupazione per a prospettiva di mudificazione genetica umana. L'argumenti in favore sò ancu forti, cum'è chì e tecniche di manipulazione genetica ponu aiutà à eliminà a malatia. Puderanu eliminà parechje forme di dolore è ansietà. Puderanu aumentà l'intelligenza è a longevità di e persone. Certi pirsuni vanu finu à dì ch'elli ponu cambià a scala di a felicità umana è a produtividade da parechji ordini di grandezza.

Ingegneria Geneticase e so cunsequenze previste sò state pigliate in seriu, puderia esse cunsideratu cum'è un avvenimentu storicu, uguale à l'esplosione cambriana, chì hà cambiatu u ritmu di l'evoluzione. Quandu a maiò parte di a ghjente pensa à l'evoluzione, pensanu à l'evoluzione biologica per via di a selezzione naturale, ma cum'è risulta, altre forme di questu pò esse imaginate.

Accuminciandu in l'XNUMX, a ghjente hà cuminciatu à mudificà l'ADN di e piante è l'animali (vede ancu: ), creazione cibi geneticamente modificatietc. Attualmente, una mità di milione di zitelli nascenu ogni annu cù l'aiutu di IVF. Sempre più, questi prucessi includenu ancu sequencing embrioni per screening per e malatie è determinazione di l'embriione più viable (una forma di ingegneria genetica, anche senza cambiamenti attivi attuali à u genoma).

Cù l'avventu di CRISPR è tecnulugii simili (6), avemu assistitu à un boom in a ricerca per fà cambiamenti reali à l'ADN. In u 2018, He Jiankui hà criatu i primi zitelli geneticamente mudificati in Cina, per quale hè statu mandatu in prigiò. Sta questione hè attualmente u sughjettu di un dibattitu eticu feroce. In u 2017, l'Accademia Naziunale di Scienze di i Stati Uniti è l'Accademia Naziunale di Medicina appruvavanu u cuncettu di editazione di u genoma umanu, ma solu "dopu à truvà risposte à e dumande di sicurezza è di prestazione" è "solu in u casu di malatie gravi è sottu una stretta vigilazione". "

U puntu di vista di "babys designer", vale à dì, cuncepimentu di e persone scegliendu i tratti chì un zitellu deve esse natu, causa cuntruversia. Questu hè indesevule, postu chì si crede chì solu i ricchi è privilegiati anu accessu à tali metudi. Ancu s'ellu un tali disignu hè tecnicamente impussibile per un bellu pezzu, serà ancu esse manipulazione genetica riguardu à l'eliminazione di i geni per i difetti è e malatie ùn sò micca valutati chjaramente. In novu, cum'è parechji teme, questu serà dispunibule solu per uni pochi selezziunati.

Tuttavia, questu ùn hè micca cusì simplice un cut-out è l'inclusione di i buttoni cum'è quelli chì sò familiarizati cù CRISPR principalmente da illustrazioni in a stampa imaginate. Parechje caratteristiche umane è suscettibilità à a malatia ùn sò micca cuntrullati da unu o dui geni. E malatie varienu da avè un genu, creendu cundizioni per parechje millaie di opzioni di risicu, aumentendu o diminuendu a suscettibilità à i fatturi ambientali. In ogni casu, mentre chì parechje malatie, cum'è a depressione è a diabetes, sò poligenici, ancu solu taglià i geni individuali spessu aiuta. Per esempiu, Verve sviluppa una terapia genica chì riduce a prevalenza di e malatie cardiovascular, una di e cause principali di morte in u mondu. Edizioni relativamente chjuche di u genoma.

Per i travaglii cumplessi, è unu di elli basa poligenica di a malatia, l'usu di l'intelligenza artificiale hè diventata pocu pocu una ricetta. Hè basatu annantu à cumpagnie cum'è quella chì hà cuminciatu à offre à i genitori una valutazione di risicu poligenicu. Inoltre, i datasets genomici sequenziati sò diventati sempre più grandi (alcuni cù più di un milione di genomi sequenziati), chì aumenterà l'accuratezza di i mudelli di apprendimentu automaticu cù u tempu.

rete di u cervellu

In u so libru, Miguel Nicolelis, unu di i pionieri di ciò chì hè avà cunnisciutu com'è "pirate di u cervellu", hà chjamatu cumunicazione u futuru di l'umanità, u prossimu stadiu in l'evoluzione di a nostra spezia. Hà realizatu una ricerca in quale hà cunnessu u cervellu di parechji rati utilizendu elettrodi impiantati sofisticati cunnisciuti cum'è interfacce cervellu-cervellu.

Nicolelis è i so culleghi anu descrittu u successu cum'è u primu "urdinatore organicu" cù cervelli viventi cunnessi cum'è s'ellu si trattassi di più microprocessori. L'animali in questa reta anu amparatu à sincronizà l'attività elettrica di e so cellule nervose cum'è in ogni cervellu individuale. U cervellu in rete hè statu pruvatu per cose cum'è a so capacità di distingue trà dui mudelli diffirenti di stimuli elettrici, è generalmente superanu l'animali individuali. Se i cervelli interconnessi di i rati sò "più intelligenti" cà quelli di qualsiasi animali unicu, imaginate e capacità di un supercomputer biologicu interconnessu da un cervellu umanu. Una tale rete puderia permette à e persone di travaglià attraversu e barriere linguistiche. Inoltre, se i risultati di u studiu di u ratu sò curretti, a rete di u cervellu umanu puderia migliurà u rendiment, o cusì pare.

Ci sò stati esperimenti recenti, mintuatu ancu in e pagine di MT, chì implicavanu a pooling di l'attività cerebrale di una piccula reta di persone. Trè persone sedute in diverse stanze anu travagliatu inseme per orientà u bloccu currettamente per pudè chjappà a distanza trà altri blocchi in un video game Tetris-like. Dui persone chì anu agitu cum'è "mittenti", cù electroencephalographs (EEG) nantu à i so capi chì anu registratu l'attività elettrica di u so cervellu, anu vistu u gap è sapianu se u bloccu avia da esse rotatu per adattà. A terza persona, cum'è u "ricevitore", ùn cunnosci micca a suluzione curretta è hà avutu à cunfidassi di l'istruzzioni mandati direttamente da u cervellu di i mittenti. Un totale di cinque gruppi di persone sò stati pruvati cù sta reta, chjamata "BrainNet" (7), è in media anu ottinutu più di 80% di precisione in u compitu.

7. Foto da l'esperimentu BrainNet

Per fà e cose più difficili, i circadori qualchì volta aghjunghjenu u sonu à u signale mandatu da unu di i mittenti. Di fronte à direzzione cunflittu o ambigue, i destinatari anu amparatu rapidamente à identificà è seguità l'istruzzioni più precise di u mittente. I circadori notanu chì questu hè u primu rapportu chì i cervelli di parechje persone sò stati cablati in modu completamente micca invasivu. Argumentanu chì u numeru di persone chì u cervellu pò esse in rete hè praticamente illimitatu. Suggerenu ancu chì a trasmissione di l'infurmazioni cù metudi non invasivi pò esse migliurata da l'imaghjini di l'attività cerebrale simultanea (fMRI), postu chì questu potenzialmente aumenta a quantità di informazioni chì un radiodiffusore pò trasmette. Tuttavia, fMRI ùn hè micca una prucedura faciule, è complicà un compitu digià assai difficiule. I circadori speculanu ancu chì u signale puderia esse destinatu à spazii specifichi di u cervellu per attivà a cuscenza di cuntenutu semanticu specificu in u cervellu di u destinatariu.

À u listessu tempu, l'arnesi per una connettività cerebrale più invasiva è forse più efficiente sò in rapida evoluzione. Elon Musk recentemente annunziatu u sviluppu di un implantu BCI chì cuntene XNUMX elettrodi per attivà a cumunicazione larga trà l'urdinatori è e cellule nervose in u core. (DARPA) hà sviluppatu una interfaccia neurale implantable capace di sparà simultaneamente un milione di cellule nervose. Ancu s'è questi moduli BCI ùn sò micca specificamente pensati per interoperabili cervellu-cervelluùn hè micca difficiule d'imagine chì ponu esse usatu per tali scopi.

In più di ciò chì sopra, ci hè un altru intelligenza di "biohacking", chì hè di moda soprattuttu in Silicon Valley è cunsiste in diversi tipi di prucessi di benessere cù fundamenti scientifichi à volte dubbiosi. À mezu à elli sò diverse dieti è tecniche di eserciziu, è ancu incl. trasfusione di sangue ghjovanu, è ancu l'implantazione di chips subcutaneous. In questu casu, i ricchi pensanu à qualcosa cum'è "pirate morte" o vechja. Finu a ora, ùn ci hè micca una evidenza cunvincente chì i metudi chì utilizanu ponu allargà significativamente a vita, per ùn dì micca l'immortalità chì certi sognu.