Жаратылышты бузуу

Жаратылыштын өзү бизге аарылар сыяктуу жаратылышты кантип бузуш керектигин үйрөтө алат, аларды Цюрихтеги ETH компаниясынан Марк Мешер жана Консуэло Де Мораес өсүмдүктөрдүн гүлдөшүнө "шыктандырыш" үчүн жалбырактарды тиштейт деп белгилешти.

Кызыктуусу, курт-кумурскаларды дарылоо ыкмаларын биздин ыкмалар менен кайталоо аракети ийгиликсиз болуп, илимпоздор азыр курт-кумурскалардын жалбырактарга эффективдүү зыян келтирүүнүн сыры алар колдонгон уникалдуу үлгүдөбү же аарылар тарабынан кандайдыр бир заттарды киргизүүдөбү деп ойлонуп жатышат. Башкалар боюнча биохакердик талаалар бирок биз жакшыраак иштеп жатабыз.

Мисалы, инженерлер жакында кантип аныкташкан шпинатты экологиялык сенсордук системага айлантуужардыргыч заттардын бар экендигин эскерте алат. 2016-жылы инженер-химик Минг Хао Вонг жана анын MITдеги командасы шпинат жалбырактарына көмүртек нанотүтүкчөлөрүн көчүрүшкөн. Жардыргыч заттардын издериөсүмдүк аба же жер астындагы суу аркылуу сиңирип, нанотүтүктөрдү жасаган флуоресценттик сигнал чыгарат. Заводдон чыккан мындай сигналды тартуу үчүн кичинекей инфракызыл камера жалбырак тарапка бурулуп, Raspberry Pi чипине илинген. Камера сигналды тапканда, электрондук почта эскертүүсүн ишке киргизди. Шпинатта наносенсорлорду иштеп чыккандан кийин, Вонг технология үчүн башка тиркемелерди иштеп чыга баштады, айрыкча айыл чарбасында кургакчылык же зыянкечтер жөнүндө эскертүү.

мисалы, биолюминесценция кубулушу. кальмарда, медузада жана башка деңиз жандыктарында. Француз дизайнери Сандра Рей биолюминесценцияны жарыктандыруунун табигый жолу катары, б.а., электр жарыгы жок жарык берүүчү «тирүү» чырактарды жасоону сунуштайт (2). Рэй биолюминесценттик жарык берүүчү Glowee компаниясынын негиздөөчүсү жана башкы директору. Ал бир күнү алар кадимки электр жарыгын алмаштыра аларын болжолдойт.

2. Glowee Lighting Visualization

жарык өндүрүү үчүн, Glowee техниктери тартуу биолюминесценция гени Гавайи мурабалыктарынан E. coli бактерияларына айланат, андан кийин алар бул бактерияларды өстүрүшөт. ДНКны программалоо менен инженерлер жарык өчүп-күйгүзүлгөндө анын түсүн жана башка көптөгөн модификацияларды көзөмөлдөй алышат. Бул бактериялар, албетте, тирүү жана жаркыраган бойдон калуу үчүн кам көрүү жана азыктандыруу керек, ошондуктан компания жарыкты узак убакытка күйгүзүү үчүн иштеп жатат. Учурда, дейт Wired компаниясында Рей, аларда алты күндөн бери иштеп жаткан бир система бар. Арматуралардын учурдагы чектелген өмүрү алар учурда иш-чараларга же фестивалдарга ылайыктуу экенин билдирет.

Электрондук рюкзактары бар үй жаныбарлары

Сиз курт-кумурскаларды көрүп, аларды туураганга аракет кылсаңыз болот. Сиз ошондой эле аларды “бузууга” аракет кылып, аларды… миниатюралык дрондор. Бамбл аарылары датчиктери бар "рюкзактар" менен жабдылган, мисалы, дыйкандар талааларын көзөмөлдөө үчүн колдонгондор (3). Микродрондордун көйгөйү - бул күч. Курт-кумурскалар менен мындай көйгөй жок. Алар талыкпай учат. Инженерлер өздөрүнүн "жүгүн" сенсорлор, маалыматтарды сактоо үчүн эстутум, жайгашкан жерди көзөмөлдөө үчүн кабыл алгычтар жана электрониканы иштетүү үчүн батарейкалар (башкача айтканда, сыйымдуулугу алда канча азыраак) жүктөлгөн - бардыгы 102 миллиграмм. Курт-кумурскалар күнүмдүк иш-аракеттерин жасап жатканда, сенсорлор температураны жана нымдуулукту өлчөп, алардын абалы радио сигнал аркылуу көзөмөлдөнөт. Уюкка кайтып келгенден кийин маалыматтар жүктөлүп алынат жана батарея зымсыз заряддалат. Окумуштуулар командасы өздөрүнүн технологиясын Living IoT деп аташат.

3. Артында электрондук системасы бар аары болгон Live IoT

Макс Планк атындагы орнитология институтунун зоологу. Мартин Викельски жаныбарлардын келе жаткан кырсыктарды сезүү үчүн тубаса жөндөмү бар деген элдик ишенимди сынап көрүүнү чечти. Wikelski жаныбарларды сезүү боюнча эл аралык ICARUS долбоорун жетектейт. Дизайндын жана изилдөөнүн автору тиркелгенде атактуу болгон GPS маяктары кубулуштардын жүрүм-турумуна тийгизген таасирин изилдөө үчүн чоң жана кичине жаныбарлар (4). Окумуштуулар, башка нерселер менен катар, ак лейлектердин көп болушу чегиртке каптаганын, ал эми өрдөктөрдүн жайгашкан жери жана дене температурасы канаттуулардын тумоосунун адамдар арасында жайылышынын көрсөткүчү болушу мүмкүн экенин көрсөтүштү.

4. Мартин Викельски жана өткөргүч лейлек

Эми Викельски эчкилерди колдонуп, байыркы теорияларда жакындап келе жаткан жер титирөөлөр жана жанар тоонун атылышы жөнүндө жаныбарлар «билип» турган бир нерсе бар же жок экенин аныктоодо. 2016-жылы Италиядагы Норсиядагы катуу жер титирөөдөн кийин дароо Викельски эпицентрге жакын жердеги малдарды силкинүү алдында башкача алып жүрүшпөгөнүн билүү үчүн жакалады. Ар бир жака экөөнү тең камтыган GPS көзөмөлдөө аппаратыакселерометр сыяктуу.

Кийинчерээк ал мындай күнү-түнү мониторинг жүргүзүү менен "нормалдуу" жүрүм-турумду аныктап, андан кийин аномалияларды издөөгө болорун түшүндүрдү. Викельски жана анын командасы жер титирөөдөн бир нече саат мурун жаныбарлардын ылдамданууларын жогорулатканын белгилешти. Ал жер титирөөнүн очогунан алыстыгына жараша 2 сааттан 18 саатка чейин «эскертүү мезгилин» байкаган. Wikelski баштапкы көрсөткүчкө салыштырмалуу жаныбарлардын жамааттык жүрүм-турумуна негизделген кырсыкты эскертүү системасына патент алуу үчүн кайрылат.

Фотосинтездин натыйжалуулугун жогорулатуу

Жер жашайт, анткени ал бүт дүйнө жүзү боюнча отургузулган фотосинтездин кошумча продуктусу катары кычкылтекти бөлүп чыгаратжана алардын кээ бирлери кошумча аш болумдуу тамак-ашка айланат. Бирок миллиондогон жылдык эволюцияга карабастан фотосинтез жеткилең эмес. Иллинойс университетинин окумуштуулары фотосинтездеги кемчиликтерди оңдоонун үстүндө иштей башташты, алар түшүмдүүлүктү 40 пайызга чейин жогорулатат деп эсептешет.

Алар көңүл бурушту фотодем алуу деп аталган процессБул фотосинтездин бир бөлүгү эмес, анын натыйжасы. Көптөгөн биологиялык процесстер сыяктуу эле, фотосинтез да дайыма эле кемчиликсиз иштей бербейт. Фотосинтез учурунда өсүмдүктөр суу менен көмүр кычкыл газын алып, кантка (азык) жана кычкылтекке айлантат. Өсүмдүктөр кычкылтекке муктаж эмес, ошондуктан ал алынып салынат.

Окумуштуулар рибулоза-1,5-бисфосфат карбоксилаза/оксигеназа (RuBisCO) деп аталган ферментти бөлүп алышкан. Бул белок комплекси көмүр кычкыл газынын молекуласын рибулоза-1,5-бисфосфат (RuBisCO) менен байланыштырат. Кылымдар бою Жердин атмосферасы көбүрөөк кычкылданды, бул RuBisCO көмүр кычкыл газы менен аралашкан көбүрөөк кычкылтек молекулалары менен күрөшүүгө туура келет. Төрт учурдун биринде RuBisCO жаңылыш түрдө кычкылтек молекуласын басып алат жана бул көрсөткүчкө таасир этет.

Бул процесстин жеткилең эместигинен улам өсүмдүктөрдө гликолат жана аммиак сыяктуу уулуу кошумча азыктар калат. Бул кошулмаларды иштетүү (фотодем алуу аркылуу) энергияны талап кылат, ал фотосинтездин натыйжасыздыгынан келип чыккан жоготууларга кошулат. Изилдөөнүн авторлору күрүч, буудай жана соя ушундан улам жетишсиз экенин жана температура жогорулаган сайын RuBisCO дагы азыраак так болуп жатканын белгилешет. Бул глобалдык жылуулук күчөгөн сайын азык-түлүктүн азайышы мүмкүн дегенди билдирет.

Бул чечим (RIPE) деп аталган программанын бир бөлүгү болуп саналат жана фотореспирацияны тезирээк жана энергияны үнөмдүү кылган жаңы гендерди киргизүүнү камтыйт. Команда жаңы генетикалык тизмектерди колдонуу менен үч альтернативалуу жолду иштеп чыккан. Бул жолдор 1700 түрдүү өсүмдүктөр үчүн оптималдаштырылган. Эки жыл бою илимпоздор модификацияланган тамекинин жардамы менен бул тизмектерди сынашкан. Бул илимде кеңири таралган өсүмдүк, анткени анын геному өзгөчө жакшы түшүнүлгөн. Дагы фотодем алуу үчүн натыйжалуу жолдор осумдуктордун есушу учун пайдаланыла турган энергиянын бир кыйла елчемде-рун унемдееге мумкундук берет. Кийинки кадам соя, буурчак, күрүч жана помидор сыяктуу азык-түлүк өсүмдүктөрүнө гендерди киргизүү.

Жасалма кан клеткалары жана ген кесимдери

Жаратылышты бузуу бул акыры адамдын өзүнө алып барат. Өткөн жылы жапон илимпоздору травматологияда бир нече реалдуу колдонууга ээ болгон кандын тобуна карабастан ар кандай бейтапка колдонула турган жасалма кан иштеп чыгышканын билдиришкен. Жакында илимпоздор синтетикалык эритроциттерди жаратып, андан да чоң ачылыш жасашты (5). Булар жасалма кан клеткалары алар ездерунун табигый кесиптештеринин касиеттерин гана керсетпестен, өнүккөн мүмкүнчүлүктөргө да ээ. Нью-Мексико университетинин, Сандия улуттук лабораториясынын жана Түштүк Кытай политехникалык университетинин командасы дененин ар кайсы бөлүктөрүнө кычкылтекти ташып гана тим болбостон, дары-дармектерди жеткирип, токсиндерди сезе жана башка иштерди аткара алган кызыл кан клеткаларын түзүштү. .

5. Синтетикалык кан клеткасы

Жасалма кан клеткаларын түзүү процесси ал алгач кремнеземдин жука катмары, андан кийин оң жана терс полимерлердин катмарлары менен капталган табигый клеткалар тарабынан башталган. Андан кийин кремний диоксиди оюлат жана акырында бети табигый эритроцит мембраналары менен капталат. Бул жасалма эритроциттердин чоңдугу, формасы, заряды жана беттик белоктору чыныгыга окшош болгон жасалма эритроциттердин пайда болушуна алып келди.

Мындан тышкары, изилдөөчүлөр жаңы пайда болгон кан клеткаларынын ийкемдүүлүгүн аларды моделдик капиллярлардагы кичинекей боштуктардан түртүп көрсөтүштү. Акыр-аягы, чычкандарда сыналганда, эч кандай уулуу терс таасирлери жүгүртүү 48 саат өткөндөн кийин да табылган. Сыноолор бул клеткаларга гемоглобин, ракка каршы дарылар, ууландыргычтык сенсорлор же магниттик нанобөлүкчөлөр менен жүктөлүп, алар ар кандай заряддарды көтөрө аларын көрсөткөн. Жасалма клеткалар оору козгогучтарга жем катары да кызмат кыла алат.

Жаратылышты бузуу Бул акыры генетикалык коррекциялоо, адамдарды оңдоо жана инженериялоо идеясына жана мээнин ортосундагы түз байланыш үчүн мээ интерфейстерин ачууга алып келет.

Учурда адамдын генетикалык модификациясынын келечеги жөнүндө тынчсыздануу жана тынчсыздануу көп. пайдасына аргументтер да күчтүү, мисалы, генетикалык манипуляция ыкмалары ооруну жок кылууга жардам берет. Алар оорунун жана тынчсыздануунун көптөгөн түрлөрүн жок кыла алат. Алар адамдардын интеллекти жана узак өмүрүн арттыра алат. Кээ бир адамдар адамдын бакыт-таалайынын жана өндүрүмдүүлүгүнүн масштабын көп өлчөмдө өзгөртө алабыз деп айтууга чейин барышат.

Гендик инженерияЭгер анын күтүлгөн натыйжалары олуттуу түрдө каралса, эволюциянын ылдамдыгын өзгөрткөн кембрий жарылуусуна барабар тарыхый окуя катары кабыл алынышы мүмкүн. Көпчүлүк адамдар эволюцияны ойлогондо, табигый тандалуу аркылуу биологиялык эволюцияны ойлошот, бирок белгилүү болгондой, анын башка формаларын элестетүүгө болот.

XNUMX-жылдардан баштап адамдар өсүмдүктөрдүн жана жаныбарлардын ДНКсын өзгөртө башташты (дагы кара: ), түзүү генетикалык жактан өзгөртүлгөн азыктарж.б.. Учурда ЭКУнун жардамы менен жыл сайын жарым миллион бала төрөлөт. Барган сайын бул процесстер ошондой эле ооруларды скрининг үчүн эмбриондорду секвенирлөө жана эң жашоого жөндөмдүү эмбрионду аныктоону камтыйт (геномдо иш жүзүндө активдүү өзгөрүүлөр болбосо да, гендик инженериянын бир түрү).

CRISPR жана ушуга окшош технологиялардын пайда болушу менен (6), биз ДНКга реалдуу өзгөртүүлөрдү киргизүү боюнча изилдөөлөрдүн бумга күбө болдук. 2018-жылы Хэ Цзянькуи Кытайда биринчи генетикалык жактан өзгөртүлгөн балдарды жаратып, ал үчүн түрмөгө камалган. Бул маселе учурда катуу этикалык талкуулардын предмети болуп саналат. 2017-жылы АКШнын Улуттук илимдер академиясы жана Улуттук медицина академиясы адамдын геномун редакциялоо концепциясын бекиткен, бирок "коопсуздук жана натыйжалуулук боюнча суроолорго жооп тапкандан кийин" жана "олуттуу ооруларда гана жана катуу көзөмөл астында. "

«Дизайнер бөбөктөрдүн» көз карашы, башкача айтканда, бала төрөлүшү керек болгон сапаттарды тандап, адамдарды долбоорлоо талаш-тартыштарды жаратууда. Бул жагымсыз нерсе, анткени мындай ыкмаларга бай жана артыкчылыктуу адамдар гана жете алат деп ишенишет. Мындай дизайн узак убакыт бою техникалык мүмкүн эмес болсо да, ал тургай, болот генетикалык манипуляция кемчиликтер жана оорулар үчүн гендерди жок кылуу боюнча так бааланган эмес. Дагы, көптөр корккондуктан, бул тандалган бир нече адамдар үчүн гана жеткиликтүү болот.

Бирок, бул CRISPR менен тааныштар, негизинен, басма сөздөгү иллюстрациялардан элестеткендей, кесүү жана баскычтарды киргизүү оңой эмес. Көптөгөн адамдын өзгөчөлүктөрү жана ооруга кабылуу бир же эки ген тарабынан көзөмөлдөнбөйт. Оорулар арасында бир гени бар, тобокелдиктин көптөгөн миңдеген варианттары үчүн шарттарды түзүү, экологиялык факторлорго ийкемдүүлүктү жогорулатуу же азайтуу. Бирок, депрессия жана кант диабети сыяктуу көптөгөн оорулар, ал тургай, жөн гана жеке гендерди кесип көп учурда жардам берет, полигендик болуп саналат. Мисалы, Verve дүйнө жүзү боюнча өлүмдүн негизги себептеринин бири болгон жүрөк-кан тамыр ооруларынын жайылышын азайтуучу ген терапиясын иштеп чыгууда. геномдун салыштырмалуу кичинекей басылмалары.

Татаал тапшырмалар үчүн жана алардын бири оорунун полигендик негизи, Жасалма интеллектти колдонуу жакында эле рецепт болуп калды. Бул ата-энелерге полигендик тобокелдикти баалоону сунуштай баштаган компанияларга негизделген. Мындан тышкары, ырааттуу геномдук маалымат топтомдору барган сайын чоңоюп баратат (айрымдары миллиондон ашык геномдор ырааттуу түрдө), бул убакыттын өтүшү менен машина үйрөнүү моделдеринин тактыгын жогорулатат.

мээ тармагы

Мигель Николелис өзүнүн китебинде азыр “мээни бузуу” деп аталган нерсенин пионерлеринин бири, коммуникацияны адамзаттын келечеги, биздин түрдүн эволюциясынын кийинки этабы деп атаган. Ал мээ-мээ интерфейси деп аталган татаал имплантацияланган электроддор аркылуу бир нече келемиштердин мээсин бириктирген изилдөө жүргүзгөн.

Николелис жана анын кесиптештери жетишкендикти тирүү мээлер бир нече микропроцессор сыяктуу бириктирилген биринчи "органикалык компьютер" деп мүнөздөштү. Бул тармактагы жаныбарлар ар кандай мээдегидей эле нерв клеткаларынын электрдик активдүүлүгүн синхрондоштурууну үйрөнүшкөн. Тармакка туташтырылган мээ электрдик стимулдардын эки башка үлгүсүн айырмалай билүү сыяктуу нерселер үчүн сыналган жана алар адатта жеке жаныбарлардан ашып түшүшөт. Эгер келемиштердин бири-бири менен байланышкан мээси ар бир жаныбардын мээсинен "акылдуу" болсо, анда адамдын мээси менен бири-бирине туташтырылган биологиялык суперкомпьютердин мүмкүнчүлүктөрүн элестетиңиз. Мындай тармак адамдарга тил тоскоолдуктары аркылуу иштөөгө мүмкүндүк берет. Ошондой эле, келемиштерди изилдөөнүн натыйжалары туура болсо, адамдын мээсинин иштешин жакшыртышы мүмкүн, же ошондой көрүнөт.

Акыркы эксперименттер бар, алар МТ баракчаларында да айтылган, ал адамдардын кичинекей тармагынын мээсинин активдүүлүгүн бириктирген. Ар кайсы бөлмөдө отурган үч адам тетриске окшош видео оюнда башка блоктордун ортосундагы ажырымды жоюу үчүн блокту туура багыттоо үчүн чогуу иштешкен. «Жөнөтүүчү» ролун аткарган эки адам мээсинин электрдик активдүүлүгүн жазып алган электроэнцефалографтары (ЭЭГ) менен боштукту көрүп, блокту тууралоо үчүн айлантуу керектигин билишкен. Үчүнчү адам «алуучу» ролун аткарып, туура чечимди билген эмес жана түздөн-түз жөнөтүүчүлөрдүн мээсинен жөнөтүлгөн көрсөтмөлөргө таянууга аргасыз болгон. "BrainNet" (7) деп аталган бул тармак менен жалпысынан беш адамдардын тобу сыналып, орто эсеп менен алар тапшырмада 80%дан ашык тактыкка жетишти.

7. BrainNet экспериментинен алынган сүрөт

Ишти кыйындатуу үчүн, изилдөөчүлөр кээде жөнөтүүчүлөрдүн бири жөнөткөн сигналга ызы-чуу кошушкан. Карама-каршы же бүдөмүк багыттарга туш болгондо, алуучулар жөнөтүүчүнүн так көрсөтмөлөрүн аныктоону жана аткарууну тез үйрөнүштү. Окумуштуулардын белгилешинче, бул көптөгөн адамдардын мээси толугу менен инвазивдик эмес жол менен туташтырылган биринчи отчет. Алар мээси тармакта боло турган адамдардын саны иш жүзүндө чексиз деп ырасташат. Алар ошондой эле инвазивдик эмес ыкмаларды колдонуу менен маалымат берүүнү бир эле убакта мээнин активдүүлүгүн сүрөттөө (fMRI) аркылуу жакшыртса болот деп сунушташат, анткени бул берүү уктуруучу жеткире ала турган маалыматтын көлөмүн көбөйтөт. Бирок, fMRI оңой жол-жобосу эмес, ансыз деле өтө татаал ишти татаалдантат. Окумуштуулар ошондой эле сигнал алуучунун мээсинде белгилүү бир семантикалык мазмунду билүү үчүн мээнин белгилүү бир аймактарына багытталган болушу мүмкүн деп божомолдошот.

Ошол эле учурда мээнин көбүрөөк инвазивдүү жана балким эффективдүү байланышы үчүн куралдар тездик менен өнүгүп жатат. Илон Маск жакында мээнин компьютерлер жана нерв клеткалары ортосунда кенен байланышты камсыз кылуу үчүн XNUMX электроддор камтыган BCI импланттын иштеп чыгууну жарыялады. (DARPA) бир эле учурда миллион нерв клеткаларын иштете ала турган имплантациялык нейрон интерфейсин иштеп чыкты. Бул BCI модулдары өз ара иштешүү үчүн атайын иштелип чыккан эмес мээ-мээаларды ушундай максаттарда колдонууга болорун элестетуу кыйын эмес.

Жогоруда айтылгандардан тышкары, өзгөчө Силикон өрөөнүндө модага айланган жана кээде күмөндүү илимий негиздери бар ден соолукту чыңдоо процедураларынын ар кандай түрлөрүнөн турган “биохаккинг” жөнүндө дагы бир түшүнүк бар. Алардын арасында ар кандай диета жана машыгуу ыкмалары, ошондой эле, анын ичинде. жаш канды куюу, ошондой эле тери астындагы чиптерди имплантациялоо. Андайда байлар "өлүмдү бузуп алуу" же карылык сыяктуу нерселерди ойлошот. Азырынча алар колдонгон ыкмалар айрымдар кыялданган өлбөстүктү айтпаганда да, өмүрдү кыйла узарта аларына эч кандай ынанымдуу далилдер жок.