Natura hacking

Naturak berak irakatsi diezaguke nola sartzen den natura, erleak bezala, Zuricheko ETHko Mark Mescher eta Consuelo De Moraes-ek adierazi dutenez, hostoak trebeziaz mozkatzen dituzte landareak loratzen "bultzatzeko".

Interesgarria da intsektuen tratamendu hauek gure metodoekin errepikatzeko saiakerak ez direla arrakastarik izan, eta zientzialariak galdetzen ari dira orain hostoetan intsektuek kalte eraginkorraren sekretua erabiltzen duten eredu berezian dagoen, edo agian erleek substantzia batzuk sartzean. Besteetan biohacking eremuak hala ere, hobeto ari gara.

Adibidez, ingeniariek duela gutxi aurkitu zuten nola espinakak ingurune sentsorial-sistema bihurtuhorrek lehergailuen presentziaz ohartarazi dezake. 2016an, Ming Hao Wong ingeniari kimikoak eta MITeko bere taldeak karbono nanohodiak transplantatu zituzten espinaka hostoetan. Lehergailuen arrastoaklandareak airearen edo lurpeko uren bidez xurgatzen zuena, nanohodiak egiten zituen seinale fluoreszente bat igortzen du. Fabrikatik halako seinalea harrapatzeko, kamera infragorri txiki bat hostorantz zuzendu eta Raspberry Pi txip bati lotu zitzaion. Kamerak seinale bat hauteman zuenean, posta elektronikoko alerta bat piztu zuen. Espinaketan nanosentsoreak garatu ondoren, Wong teknologiarako beste aplikazio batzuk garatzen hasi zen, batez ere nekazaritzan, lehorteez edo izurriteez ohartarazteko.

bioluminiszentziaren fenomenoa, adibidez. txipiroietan, medusetan eta beste itsas izaki batzuetan. Sandra Rey diseinatzaile frantziarrak biolumineszentzia argiztapen modu natural gisa aurkezten du, hau da, argindarrik gabe argia igortzen duten farol "bizi"en sorrera (2). Ray Glowee-ren sortzaile eta zuzendari nagusia da, argiztapen bioluminiszente-enpresa baten. Egunen batean ohiko kaleko argiteria elektrikoa ordezkatu ahal izango dutela aurreikusten du.

2. Glowee argiztapena bistaratzea

Argiaren ekoizpenerako, Glowee-ko teknikariek parte hartzen dute bioluminiszentzia genea Oiasso txibiatik E. coli bakterioetara lortzen da, eta gero bakterio horiek hazten dituzte. DNA programatuz, ingeniariek argiaren kolorea kontrolatu dezakete itzali eta pizten denean, baita beste hainbat aldaketa ere. Bakterio hauek, jakina, zaindu eta elikatu egin behar dira bizirik eta distiratsu egoteko, beraz, konpainia lanean ari da argia luzaroago mantentzeko. Momentuz, dio Rei-k Wired-en, sei egunez martxan dagoen sistema bat dute. Luminarien egungo bizi-iraupen mugatuak esan nahi du momentuz ekitaldi edo jaialdietarako egokiak direla gehienbat.

Motxila elektronikoak dituzten maskotak

Intsektuak ikus ditzakezu eta haiek imitatzen saiatu. Horiek "hackeatzen" eta gisa erabiltzen ere saia zaitezke... miniaturazko droneak. Bumblebees sentsoreak dituzten "motxilak" hornituta daude, nekazariek beren soroak kontrolatzeko erabiltzen dituztenak esaterako (3). Mikrodronen arazoa potentzia da. Intsektuekin ez dago horrelako arazorik. Nekaezin egiten dute hegan. Ingeniariek sentsoreekin, datuak gordetzeko memoriarekin, kokapenaren jarraipena egiteko hargailuekin eta elektronika elikatzeko pilekin (hau da, edukiera askoz txikiagoa) kargatu zuten, denak 102 miligramo pisatzen zituztenak. Intsektuek eguneroko jarduerak egiten dituzten heinean, sentsoreek tenperatura eta hezetasuna neurtzen dituzte, eta haien posizioa irrati-seinale baten bidez jarraitzen dute. Erlauntzara itzuli ondoren, datuak deskargatzen dira eta bateria haririk gabe kargatzen da. Zientzialari taldeak bere teknologiari Living IoT deitzen dio.

3. Live IoT, hau da, sistema elektroniko bat bizkarrean duen burbuila bat

Max Planck Zoologoa Ornitologia Institutua. Martin Wikelski animaliek datozen hondamendiak antzemateko berezko gaitasuna dutelako sinesmen ezaguna probatzea erabaki zuen. Wikelskik ICARUS animaliak detektatzeko nazioarteko proiektua zuzentzen du. Diseinuaren eta ikerketaren egileak ospea lortu zuen erantsi zuenean GPS balizak animaliak (4), handiak zein txikiak, fenomenoek haien portaeran duten eragina aztertzeko. Zientzialariek frogatu dute, besteak beste, zikoina zurien presentzia areagotzea txingaren infestazioen adierazgarri izan daitekeela, eta ahate ahateen kokapena eta gorputz-tenperatura hegazti-gripea gizakien artean hedatzearen adierazgarri izan daitekeela.

4. Martin Wikelski eta zikoina transmisorea

Orain Wikelski ahuntzak erabiltzen ari da jakiteko antzinako teorietan animaliek datozen lurrikarei eta sumendien erupzioei buruz "dakiten" zerbait ote dagoen jakiteko. Italiako 2016ko Norcia lurrikara izugarriaren ostean, Wikelskik epizentrotik gertu lepokoa jarri zuen abereak, kolpeen aurretik ezberdin jokatzen ote zuten ikusteko. Lepoko bakoitzak biak zituen GPS jarraipena egiteko gailuaazelerometro bat bezala.

Geroago azaldu zuen etengabeko jarraipenarekin jokaera «normala» identifikatu eta gero anomaliak bilatzea posible dela. Wikelskik eta bere taldeak adierazi zuten animaliek azelerazioa handitu zutela lurrikara gertatu aurreko orduetan. 2 eta 18 ordu arteko "abisu epeak" ikusi zituen, epizentrotik distantziaren arabera. Wikelskik hondamendiak abisatzeko sistema baten patentea eskatzen du animalien jokabide kolektiboan oinarri-lerroarekiko.

Hobetu fotosintesiaren eraginkortasuna

Lurra mundu osoan landatzen duelako bizi da oxigenoa askatu fotosintesiaren azpiproduktu gisaeta horietako batzuk elikagai nutritibo osagarri bihurtzen dira. Hala ere, fotosintesia inperfektua da, milioika urteko bilakaera izan arren. Illinoiseko Unibertsitateko ikertzaileak fotosintesiaren akatsak zuzentzeko lanean hasi dira, eta laboreen errendimendua ehuneko 40 arte handitu dezaketela uste dute.

Zentratu zuten fotoarnasketa izeneko prozesuafotosintesiaren parte ez dena bere ondorioa baino. Prozesu biologiko asko bezala, fotosintesia ez da beti ondo funtzionatzen. Fotosintesian, landareek ura eta karbono dioxidoa hartzen dituzte eta azukre (elikagai) eta oxigeno bihurtzen dituzte. Landareek ez dute oxigenorik behar, beraz, kendu egiten da.

Ikertzaileek erribulosa-1,5-bisfosfato karboxilasa/oxigenasa (RuBisCO) izeneko entzima bat isolatu zuten. Proteina konplexu honek karbono dioxido molekula bat erribulosa-1,5-bisfosfatoarekin (RuBisCO) lotzen du. Mendeetan zehar, Lurraren atmosfera gehiago oxidatu da, hau da, RuBisCOk karbono dioxidoarekin nahastutako oxigeno molekula gehiagori aurre egin behar die. Lau kasutik batean, RuBisCOk oker harrapatzen du oxigeno molekula bat, eta horrek errendimenduari eragiten dio.

Prozesu honen inperfekzioa dela eta, landareek azpiproduktu toxikoekin geratzen dira, hala nola glikolatoa eta amoniakoa. Konposatu hauek prozesatzeko (fotoarnasketaren bidez) energia behar da, eta fotosintesiaren eraginkortasun ezaren ondoriozko galerei gehitzen zaie. Ikerketaren egileek diotenez, arroza, garia eta soja eskasak dira horregatik, eta RuBisCO are zehatzagoa bihurtzen da tenperatura igo ahala. Horrek esan nahi du berotze globala areagotu ahala, elikagaien hornidura murriztea izan daitekeela.

Irtenbide hau (RIPE) izeneko programaren parte da eta fotoarnasketa azkarragoa eta energetikoki eraginkorragoa egiten duten gene berriak sartzea dakar. Taldeak hiru bide alternatibo garatu zituen sekuentzia genetiko berriak erabiliz. Bide hauek 1700 landare-espezie ezberdinetarako optimizatu dira. Bi urtez, zientzialariek sekuentzia hauek probatu zituzten tabako eraldatua erabiliz. Zientzian ohikoa den landarea da, bere genoma oso ondo ulertzen delako. Gehiago fotoarnasketa egiteko bide eraginkorrak landareei hazteko erabil daitekeen energia kopuru esanguratsua aurrezteko aukera ematen die. Hurrengo urratsa elikagai-laboreetan geneak sartzea da, hala nola soja, babarrun, arroza eta tomatea.

Odol-zelula artifizialak eta gene-mozketak

Natura hacking honek azkenean gizona bera dakar. Iaz, zientzialari japoniarrek jakinarazi zuten edozein pazienteri erabil daitekeen odol artifizial bat garatu zutela, odol mota edozein dela ere, trauma medikuntzan bizitza errealeko hainbat aplikazio dituena. Duela gutxi, zientzialariek are aurrerapen handiagoa egin dute globulu gorriak sintetikoak sortuz (5). Hauek odol-zelula artifizialak beren kontrako naturalen propietateak erakusten ez ezik, gaitasun aurreratuak ere badituzte. Mexiko Berriko Unibertsitateko, Sandia Laborategi Nazionaleko eta Txinako Hegoaldeko Unibertsitate Politeknikoko talde batek globulu gorriak sortu ditu, oxigenoa gorputzeko hainbat ataletara garraiatu ez ezik, drogak eman, toxinak sumatu eta beste zeregin batzuk ere egin ditzaketenak. .

5. Odol-zelula sintetikoa

Odol-zelula artifizialak sortzeko prozesua lehenengo silize geruza mehe batez eta gero polimero positibo eta negatibozko geruzekin estalitako zelula naturalek abiarazi zuten. Ondoren, silizea grabatu egiten da eta, azkenik, gainazala eritrozitoen mintz naturalekin estaltzen da. Honek eritrozito artifizialak sortzea ekarri du, benetakoen tamaina, forma, karga eta azaleko proteinak dituztenak.

Gainera, ikertzaileek eratu berri diren odol-zelulen malgutasuna frogatu zuten kapilar modeloetako hutsune txikietatik bultzatuz. Azkenik, saguetan probatu zenean, ez zen bigarren mailako efektu toxikorik aurkitu 48 orduz zirkulazioa igaro ondoren ere. Testek hemoglobina, minbiziaren aurkako sendagaiak, toxikotasun sentsoreak edo nanopartikula magnetikoz kargatu zituzten zelula horiek, karga mota desberdinak eraman ditzaketela erakusteko. Zelula artifizialek patogenoentzako beita gisa ere jardun dezakete.

Natura hacking horrek, azken finean, zuzenketa genetikoa, konponketa eta ingeniaritza gizakiak eta burmuinen arteko interakzio zuzenerako garuneko interfazeak irekitzea dakar.

Gaur egun, antsietate eta kezka handia dago giza aldaketa genetikoaren aukerari buruz. Aldeko argudioak ere sendoak dira, esate baterako, manipulazio genetikoko teknikek gaixotasuna kentzen lagun dezaketela. Mina eta antsietate mota asko desagerrarazi ditzakete. Jendearen adimena eta iraupena areagotu dezakete. Batzuek giza zoriontasunaren eta produktibitatearen eskala magnitude askoren arabera alda dezaketela esatera iristen dira.

Ingeniaritza Genetikoaespero ziren ondorioak serio hartzen baziren, gertaera historikotzat har liteke, eboluzioaren erritmoa aldatu zuen Kanbriar leherketaren parekoa. Gehienek eboluzioan pentsatzen dutenean, hautespen naturalaren bidez eboluzio biologikoan pentsatzen dute, baina, ondorioz, beste forma batzuk imajina daitezke.

XNUMX hamarkadan hasita, jendea landareen eta animalien DNA aldatzen hasi zen (ikusi ere: ), sorkuntza genetikoki eraldatutako elikagaiaketab. Gaur egun, milioi erdi haur jaiotzen dira urtero FIV-aren laguntzarekin. Gero eta gehiago, prozesu hauek gaixotasunak aztertzeko enbrioiak sekuentziatzea eta enbrioi bideragarriena zehaztea ere barne hartzen dute (ingeniaritza genetikoaren forma bat, nahiz eta genomaren benetako aldaketa aktiborik gabe).

CRISPR eta antzeko teknologien etorrerarekin (6), DNAn benetako aldaketak egiteko ikerkuntzaren gorakada ikusi dugu. 2018an, He Jiankuik genetikoki eraldatutako lehen umeak sortu zituen Txinan, eta horregatik kartzelara bidali zuten. Gai hau eztabaida etiko gogorraren gaia da gaur egun. 2017an, AEBetako Zientzien Akademia Nazionalak eta Medikuntza Akademia Nazionalak giza genomaren edizioaren kontzeptua onartu zuten, baina "segurtasun eta errendimendu galderei erantzunak aurkitu ondoren" eta "gaixotasun larrien kasuan soilik eta gainbegiratu zorrotzean bakarrik". "

“Haurtxo diseinatzaileen” ikuspuntuak, hau da, umeak jaio behar dituen ezaugarriak aukeratuz pertsonak diseinatzeak sortzen du eztabaida. Hau ez da desiragarria, uste baita dirudunek eta pribilegiatuek soilik izango dutela horrelako metodoetarako sarbidea. Nahiz eta diseinu hori teknikoki ezinezkoa izan denbora luzez, hala izango da manipulazio genetikoa akatsen eta gaixotasunen geneen delezioari buruz ez dira argi ebaluatzen. Berriz ere, askoren beldur den bezala, hau hautetsi batzuentzat bakarrik egongo da eskuragarri.

Hala ere, hau ez da botoiak ebakitzea eta sartzea, batez ere prentsako ilustrazioetatik CRISPR ezagutzen dutenek imajinatzen duten bezain erraza. Gizakiaren ezaugarri asko eta gaixotasunekiko suszeptibilitatea ez dira gene batek edo bik kontrolatzen. Gaixotasunak bitartekoak dira gene bat izatea, milaka arrisku-aukeretarako baldintzak sortuz, ingurumen-faktoreekiko suszeptibilitatea handituz edo gutxituz. Hala ere, gaixotasun asko, hala nola, depresioa eta diabetesa, poligenikoak diren arren, gene indibidualak kentzeak askotan laguntzen du. Esaterako, Verve gaixotasun kardiobaskularren prebalentzia murrizten duen terapia genetikoa garatzen ari da, mundu osoan heriotza-kausa nagusietako bat. genomaren edizio txiki samarrak.

Lan konplexuetarako, eta horietako bat gaixotasunaren oinarri poligenikoa, adimen artifizialaren erabilera errezeta bihurtu da azkenaldian. Gurasoei arrisku poligenikoaren ebaluazioa eskaintzen hasi zen bezalako enpresetan oinarritzen da. Horrez gain, sekuentziatutako datu-multzo genomikoak gero eta handiagoak dira (batzuk milioi bat genoma baino gehiago sekuentziatuta daude), eta horrek ikaskuntza automatikoko ereduen zehaztasuna areagotuko du denborarekin.

garun-sarea

Bere liburuan, Miguel Nicolelisek, gaur egun “garunaren hacking” deritzonaren aitzindarietako batek, komunikazioari gizateriaren etorkizuna deitu zion, gure espeziearen eboluzioaren hurrengo etapa. Hainbat arratoiren garunak konektatu zituen ikerketak egin zituen, garun-garunaren interfaze gisa ezagutzen diren inplantatutako elektrodo sofistikatuak erabiliz.

Nicolelis eta bere lankideek lorpena mikroprozesadore anitz balira bezala loturik dauden garun bizidun lehen "ordenagailu organiko" gisa deskribatu zuten. Sare honetako animaliek beren nerbio-zelulen jarduera elektrikoa edozein garun indibidualetan egiten den moduan sinkronizatzen ikasi dute. Sareko garuna probatu da estimulu elektrikoen bi eredu ezberdin bereizteko duen gaitasuna bezalako gauzetarako, eta normalean animalia indibidualak gainditzen dituzte. Elkarri lotuta dauden arratoien garunak edozein animalia bakarrarenak baino "adimentsuagoak" badira, imajinatu giza garun batek elkarri konektatutako superordenagailu biologiko baten gaitasunak. Horrelako sare batek hizkuntza oztopoak gaindituta lan egin dezake. Gainera, arratoien azterketaren emaitzak zuzenak badira, giza garuna sareratzeak errendimendua hobetu dezake, edo hala dirudi.

Azken esperimentuak izan dira, MT-ko orrialdeetan ere aipatuak, pertsona sare txiki baten garun-jarduera batzearekin zerikusia dutenak. Gela ezberdinetan eserita dauden hiru lagunek elkarrekin lan egin zuten blokea behar bezala orientatzeko, Tetris moduko bideo-joko batean beste blokeen arteko aldea gainditzeko. "Igorle" gisa jarduten zuten bi pertsonak, buruan garunaren jarduera elektrikoa erregistratzen zuten elektroentzefalografoak (EEG) zituztela, hutsunea ikusi zuten eta jakin zuten blokea biratu behar ote zen egokitzeko. Hirugarren pertsonak, "hartzaile" gisa jarduten zuen, ez zekien irtenbide zuzena eta igorleen garunetatik zuzenean bidalitako argibideetan oinarritu behar izan zuen. Guztira bost pertsona talde probatu ziren "BrainNet" izeneko sare honekin (7), eta batez beste %80tik gorako zehaztasuna lortu zuten zeregin horretan.

7. BrainNet esperimentuko argazkia

Gauzak zailtzeko, ikertzaileek batzuetan igorleetako batek bidalitako seinaleari zarata gehitzen zioten. Norabide gatazkatsu edo anbiguoen aurrean, hartzaileek azkar ikasi zuten igorlearen argibide zehatzagoak identifikatzen eta jarraitzen. Ikertzaileek adierazi dutenez, jende askoren garunak modu guztiz ez inbaditzailean kableatu diren lehen txostena da. Garunak sareratu daitezkeen pertsonen kopurua ia mugagabea dela diote. Era berean, metodo ez inbaditzaileak erabiliz informazioaren transmisioa hobetu daitekeela iradokitzen dute garunaren jardueraren aldibereko irudien bidez (fMRI), horrek potentzialki handitu egiten duelako esatari batek helarazi dezakeen informazio kopurua. Hala ere, fMRI ez da prozedura erraza, eta dagoeneko oso zaila den zeregina zaildu egingo du. Ikertzaileek ere espekulatzen dute seinalea garuneko eremu zehatzetara bideratu daitekeela hartzailearen garunean eduki semantiko zehatzaren kontzientzia abiarazteko.

Aldi berean, garuneko konektibitate inbaditzaileagoak eta agian eraginkorragoak lortzeko tresnak azkar eboluzionatzen ari dira. Elon Musk berriki iragarri du XNUMX elektrodoak dituen BCI inplante baten garapena garuneko ordenagailuen eta nerbio-zelulen arteko komunikazio zabala ahalbidetzeko. (DARPA-k) milioi bat nerbio-zelula aldi berean jaurtitzeko gai den interfaze neuronal inplantagarria garatu du. BCI modulu hauek elkarrekin funtzionatzeko espresuki diseinatuta ez zeuden arren garun-garunez da zaila horrelako helburuetarako erabil daitezkeela imajinatzea.

Aurrekoaz gain, "biohacking"-aren beste ulerkera bat dago, bereziki Silicon Valley-n modan dagoena eta zenbaitetan oinarri zientifiko zalantzagarriak dituzten ongizate-prozedura mota ezberdinetan datza. Horien artean, hainbat dieta eta ariketa teknika daude, baita incl. odol gaztearen transfusioa, baita larruazalpeko txipak ezartzea ere. Kasu honetan, aberatsek "hacking heriotza" edo zahartzaroa bezalako zerbait pentsatzen dute. Orain arte, ez dago froga sinesgarririk erabiltzen dituzten metodoek bizitza nabarmen luza dezaketenik, batzuek amesten duten hilezkortasuna ahaztu gabe.