Pirateria de la natura

La naturalesa mateixa ens pot ensenyar a piratejar la natura, com les abelles, que Mark Mescher i Consuelo De Moraes de l'ETH de Zuric van assenyalar que piquen les fulles amb experiència per "animar" les plantes a florir.

Curiosament, els intents de replicar aquests tractaments amb els nostres mètodes no han tingut èxit, i els científics es pregunten ara si el secret del dany efectiu dels insectes a les fulles rau en el patró únic que utilitzen, o potser en la introducció d'algunes substàncies per part de les abelles. En altres camps de biohacking però, ho estem fent millor.

Per exemple, els enginyers van descobrir recentment com convertir els espinacs en sistemes sensorials ambientalsque pot alertar de la presència d'explosius. El 2016, l'enginyer químic Ming Hao Wong i el seu equip del MIT van trasplantar nanotubs de carboni a fulles d'espinacs. Restes d'explosiusque la planta absorbia a través de l'aire o les aigües subterrànies, feia nanotubs emet un senyal fluorescent. Per capturar aquest senyal de fàbrica, es va apuntar una petita càmera infraroja a la fulla i es va connectar a un xip Raspberry Pi. Quan la càmera va detectar un senyal, va activar una alerta per correu electrònic. Després de desenvolupar nanosensors en espinacs, Wong va començar a desenvolupar altres aplicacions per a la tecnologia, especialment en l'agricultura per advertir de sequera o plagues.

el fenomen de la bioluminescència, per exemple. en calamars, meduses i altres criatures marines. La dissenyadora francesa Sandra Rey presenta la bioluminescència com una forma natural d'il·luminació, és a dir, la creació de fanals "vius" que emeten llum sense electricitat (2). Ray és el fundador i CEO de Glowee, una empresa d'il·luminació bioluminescent. Augura que algun dia podran substituir l'enllumenat públic elèctric convencional.

2. Visualització d'il·luminació Glowee

Per a la producció de llum, els tècnics de Glowee participen gen de bioluminescència obtingut de la sípia hawaiana en bacteris E. coli, i després fan créixer aquests bacteris. Mitjançant la programació de l'ADN, els enginyers poden controlar el color de la llum quan s'apaga i s'encén, així com moltes altres modificacions. Òbviament, aquests bacteris s'han de cuidar i alimentar per mantenir-se vius i radiants, de manera que l'empresa treballa per mantenir la llum encesa més temps. De moment, diu Rei a Wired, tenen un sistema que fa sis dies que funciona. La limitada vida útil actual de les lluminàries fa que actualment siguin adequades sobretot per a esdeveniments o festivals.

Animals de companyia amb motxilles electròniques

Podeu observar insectes i intentar imitar-los. També podeu provar de "piratejar" i utilitzar-los com a... drons en miniatura. Els borinots estan equipats amb "motxilles" amb sensors, com els que fan servir els agricultors per controlar els seus camps (3). El problema dels microdrons és l'energia. No hi ha aquest problema amb els insectes. Volen incansablement. Els enginyers van carregar el seu "equipatge" amb sensors, memòria per a l'emmagatzematge de dades, receptors per al seguiment de la ubicació i bateries per alimentar l'electrònica (és a dir, una capacitat molt menor), tot amb un pes de 102 mil·ligrams. A mesura que els insectes realitzen les seves activitats diàries, els sensors mesuren la temperatura i la humitat, i la seva posició es fa un seguiment mitjançant un senyal de ràdio. Després de tornar al rusc, les dades es descarreguen i la bateria es carrega sense fil. L'equip de científics anomena la seva tecnologia Living IoT.

3. Live IoT, que és un borinot amb un sistema electrònic a l'esquena

Zoòleg de l'Institut Max Planck d'Ornitologia. Martin Wikelski va decidir posar a prova la creença popular que els animals tenen una capacitat innata per detectar desastres imminents. Wikelski lidera el projecte internacional de detecció d'animals, ICARUS. L'autor del disseny i la investigació va guanyar notorietat quan es va adjuntar Balises GPS animals (4), tant grans com petits, per tal d'estudiar la influència dels fenòmens en el seu comportament. Els científics han demostrat, entre altres coses, que una major presència de cigonyes blanques pot ser indicativa d'infestacions de llagostes, i la ubicació i la temperatura corporal dels ànecs collverds poden ser indicatives de la propagació de la grip aviària entre els humans.

4. Martin Wikelski i la cigonya transmisora

Ara Wikelski està utilitzant cabres per esbrinar si hi ha alguna cosa en les antigues teories que els animals "sàpiguen" sobre els imminents terratrèmols i erupcions volcàniques. Immediatament després del gran terratrèmol de Norcia del 2016 a Itàlia, Wikelski va collar el bestiar prop de l'epicentre per veure si es comportaven de manera diferent abans dels xocs. Cada collar contenia tots dos Dispositiu de seguiment GPScom un acceleròmetre.

Més tard va explicar que amb aquest seguiment durant les 2 hores, és possible identificar un comportament "normal" i després buscar anomalies. Wikelski i el seu equip van observar que els animals van augmentar la seva acceleració en les hores anteriors al terratrèmol. Va observar "períodes d'avís" de 18 a XNUMX hores, segons la distància a l'epicentre. Wikelski sol·licita una patent per a un sistema d'avís de desastres basat en el comportament col·lectiu dels animals en relació amb una línia de base.

Millorar l'eficiència de la fotosíntesi

La terra viu perquè planta arreu del món allibera oxigen com a subproducte de la fotosíntesii alguns d'ells es converteixen en aliments nutritius addicionals. Tanmateix, la fotosíntesi és imperfecta, malgrat molts milions d'anys d'evolució. Els investigadors de la Universitat d'Illinois han començat a treballar per corregir els defectes de la fotosíntesi, que creuen que podria augmentar els rendiments dels cultius fins a un 40 per cent.

Es van centrar un procés anomenat fotorespiracióque no forma tant part de la fotosíntesi com la seva conseqüència. Com molts processos biològics, la fotosíntesi no sempre funciona perfectament. Durant la fotosíntesi, les plantes agafen aigua i diòxid de carboni i els converteixen en sucres (aliments) i oxigen. Les plantes no necessiten oxigen, així que s'elimina.

Els investigadors van aïllar un enzim anomenat ribulosa-1,5-bisfosfat carboxilasa/oxigenasa (RuBisCO). Aquest complex proteic uneix una molècula de diòxid de carboni a la ribulosa-1,5-bisfosfat (RuBisCO). Al llarg dels segles, l'atmosfera terrestre s'ha oxidat més, el que significa que RuBisCO ha de fer front a més molècules d'oxigen barrejades amb diòxid de carboni. En un de cada quatre casos, RuBisCO captura per error una molècula d'oxigen, i això afecta el rendiment.

A causa de la imperfecció d'aquest procés, les plantes es queden amb subproductes tòxics com el glicolat i l'amoníac. El processament d'aquests compostos (mitjançant la fotorespiració) requereix energia, que s'afegeix a les pèrdues derivades de la ineficiència de la fotosíntesi. Els autors de l'estudi assenyalen que l'arròs, el blat i la soja són deficients per això, i RuBisCO es torna encara menys precís a mesura que augmenta la temperatura. Això vol dir que a mesura que s'intensifica l'escalfament global, pot haver-hi una reducció dels subministraments d'aliments.

Aquesta solució forma part d'un programa anomenat (RIPE) i consisteix a introduir nous gens que fan que la fotorespiració sigui més ràpida i més eficient energèticament. L'equip va desenvolupar tres vies alternatives utilitzant les noves seqüències genètiques. Aquestes vies s'han optimitzat per a 1700 espècies vegetals diferents. Durant dos anys, els científics van provar aquestes seqüències amb tabac modificat. És una planta comuna a la ciència perquè el seu genoma és excepcionalment ben entès. Més vies eficients per a la fotorespiració permetre a les plantes estalviar una quantitat important d'energia que es pot utilitzar per al seu creixement. El següent pas és introduir gens en cultius alimentaris com la soja, les mongetes, l'arròs i els tomàquets.

Cèl·lules sanguínies artificials i retalls de gens

Pirateria de la natura això porta al final al mateix home. L'any passat, científics japonesos van informar que havien desenvolupat una sang artificial que es pot utilitzar en qualsevol pacient, independentment del tipus de sang, que té diverses aplicacions a la vida real en la medicina del trauma. Recentment, els científics han fet un avenç encara més gran creant glòbuls vermells sintètics (5). Aquests cèl·lules sanguínies artificials no només mostren les propietats dels seus homòlegs naturals, sinó que també tenen capacitats avançades. Un equip de la Universitat de Nou Mèxic, el Laboratori Nacional de Sandia i la Universitat Politècnica del Sud de la Xina han creat glòbuls vermells que no només poden transportar oxigen a diverses parts del cos, sinó que també poden administrar fàrmacs, detectar toxines i realitzar altres tasques. .

5. Cèl·lula sintètica

El procés de creació de cèl·lules sanguínies artificials va ser iniciat per cèl·lules naturals que primer van ser recobertes amb una fina capa de sílice i després amb capes de polímers positius i negatius. A continuació, es grava la sílice i finalment es cobreix la superfície amb membranes d'eritròcits naturals. Això ha donat lloc a la creació d'eritròcits artificials amb proteïnes de mida, forma, càrrega i superfície semblants a les reals.

A més, els investigadors van demostrar la flexibilitat de les cèl·lules sanguínies recentment formades empenyent-les a través de petits buits en els capil·lars model. Finalment, quan es va provar en ratolins, no es van trobar efectes secundaris tòxics fins i tot després de 48 hores de circulació. Les proves van carregar aquestes cèl·lules amb hemoglobina, fàrmacs contra el càncer, sensors de toxicitat o nanopartícules magnètiques per demostrar que podien portar diferents tipus de càrregues. Les cèl·lules artificials també poden actuar com a esquer per als patògens.

Pirateria de la natura això condueix finalment a la idea de la correcció genètica, la fixació i l'enginyeria dels humans, i l'obertura d'interfícies cerebrals per a la comunicació directa entre cervells.

Actualment, hi ha molta ansietat i preocupació per la perspectiva de la modificació genètica humana. Els arguments a favor també són forts, com ara que les tècniques de manipulació genètica poden ajudar a eliminar la malaltia. Poden eliminar moltes formes de dolor i ansietat. Poden augmentar la intel·ligència i la longevitat de les persones. Algunes persones arriben a dir que poden canviar l'escala de la felicitat i la productivitat humana en molts ordres de magnitud.

Enginyeria genèticasi es prenen seriosament les seves conseqüències esperades, es podria veure com un fet històric, igual a l'explosió del Cambrià, que va canviar el ritme de l'evolució. Quan la majoria de la gent pensa en l'evolució, pensa en l'evolució biològica a través de la selecció natural, però resulta que es poden imaginar altres formes.

A partir dels segles XX, la gent va començar a modificar l'ADN de plantes i animals (Vegeu també: ), creació aliments modificats genèticamentetc. Actualment, mig milió de nens neixen cada any amb l'ajuda de la FIV. Cada cop més, aquests processos també inclouen seqüenciar embrions per detectar malalties i determinar l'embrió més viable (una forma d'enginyeria genètica, encara que sense canvis actius reals al genoma).

Amb l'arribada de CRISPR i tecnologies similars (6), hem vist un auge en la investigació per fer canvis reals a l'ADN. El 2018, He Jiankui va crear els primers nens modificats genèticament a la Xina, per la qual cosa va ser enviat a la presó. Aquest tema és actualment objecte d'un aferrissat debat ètic. El 2017, l'Acadèmia Nacional de Ciències dels EUA i l'Acadèmia Nacional de Medicina van aprovar el concepte d'edició del genoma humà, però només "després de trobar respostes a preguntes de seguretat i rendiment" i "només en el cas de malalties greus i sota una estreta supervisió". "

El punt de vista dels "nadons dissenyadors", és a dir, dissenyar persones escollint els trets que hauria de tenir un nen per néixer, genera polèmica. Això no és desitjable, ja que es creu que només els rics i privilegiats tindran accés a aquests mètodes. Fins i tot si aquest disseny és tècnicament impossible durant molt de temps, fins i tot ho serà manipulació genètica pel que fa a la supressió de gens per a defectes i malalties no s'avaluen clarament. De nou, com molts temen, això només estarà disponible per a uns pocs seleccionats.

No obstant això, no es tracta d'un retall i d'una inclusió de botons tan senzill com s'imaginen els que estan familiaritzats amb CRISPR, principalment a partir d'il·lustracions a la premsa. Moltes característiques humanes i la susceptibilitat a les malalties no estan controlades per un o dos gens. Les malalties van des de tenir un gen, creant condicions per a molts milers d'opcions de risc, augmentant o disminuint la susceptibilitat als factors ambientals. Tanmateix, tot i que moltes malalties, com la depressió i la diabetis, són poligèniques, fins i tot el simple fet de tallar gens individuals sovint ajuda. Per exemple, Verve està desenvolupant una teràpia gènica que redueix la prevalença de malalties cardiovasculars, una de les principals causes de mort a tot el món. edicions relativament petites del genoma.

Per a tasques complexes, i una d'elles base poligènica de la malaltia, l'ús de la intel·ligència artificial s'ha convertit recentment en una recepta. Es basa en empreses com la que va començar a oferir als pares una avaluació de risc poligènica. A més, els conjunts de dades genòmiques seqüenciades són cada cop més grans (alguns amb més d'un milió de genomes seqüenciats), cosa que augmentarà la precisió dels models d'aprenentatge automàtic amb el temps.

xarxa cerebral

En el seu llibre, Miguel Nicolelis, un dels pioners del que ara es coneix com a "pirateria cerebral", va anomenar la comunicació el futur de la humanitat, la següent etapa en l'evolució de la nostra espècie. Va dur a terme una investigació en la qual va connectar el cervell de diverses rates mitjançant elèctrodes implantats sofisticats coneguts com a interfícies cervell-cervell.

Nicolelis i els seus col·legues van descriure l'èxit com el primer "ordinador orgànic" amb cervells vius connectats entre si com si fossin múltiples microprocessadors. Els animals d'aquesta xarxa han après a sincronitzar l'activitat elèctrica de les seves cèl·lules nervioses de la mateixa manera que ho fan en qualsevol cervell individual. El cervell en xarxa s'ha provat per a coses com la seva capacitat per distingir entre dos patrons diferents d'estímuls elèctrics, i normalment superen els animals individuals. Si els cervells interconnectats de les rates són "més intel·ligents" que els de qualsevol animal, imagineu les capacitats d'un superordinador biològic interconnectat per un cervell humà. Aquesta xarxa podria permetre a la gent treballar més enllà de les barreres lingüístiques. A més, si els resultats de l'estudi de les rates són correctes, la xarxa del cervell humà podria millorar el rendiment, o això sembla.

Hi ha hagut experiments recents, també esmentats a les pàgines de MT, que implicaven agrupar l'activitat cerebral d'una petita xarxa de persones. Tres persones assegudes en habitacions diferents van treballar juntes per orientar el bloc correctament perquè pogués salvar la bretxa entre altres blocs en un videojoc semblant a Tetris. Dues persones que van actuar com a "emissors", amb electroencefalògrafs (EEG) al cap que registraven l'activitat elèctrica del seu cervell, van veure el buit i van saber si calia girar el bloc per adaptar-se. La tercera persona, fent de "receptor", no sabia la solució correcta i va haver de confiar en les instruccions enviades directament des del cervell dels emissors. Es van provar un total de cinc grups de persones amb aquesta xarxa, anomenada "BrainNet" (7), i de mitjana van aconseguir més del 80% de precisió en la tasca.

7. Foto de l'experiment BrainNet

Per fer les coses més difícils, els investigadors de vegades afegeixen soroll al senyal enviat per un dels remitents. Davant les indicacions conflictives o ambigües, els destinataris van aprendre ràpidament a identificar i seguir les instruccions més precises del remitent. Els investigadors assenyalen que aquest és el primer informe que el cervell de moltes persones s'ha cablejat d'una manera completament no invasiva. Argumenten que el nombre de persones el cervell de les quals es pot connectar en xarxa és pràcticament il·limitat. També suggereixen que la transmissió d'informació mitjançant mètodes no invasius es pot millorar mitjançant la imatge de l'activitat cerebral simultània (fMRI), ja que això pot augmentar la quantitat d'informació que pot transmetre una emissora. Tanmateix, la fMRI no és un procediment fàcil i complicarà una tasca que ja és molt difícil. Els investigadors també especulen que el senyal podria dirigir-se a àrees específiques del cervell per provocar la consciència del contingut semàntic específic al cervell del receptor.

Al mateix temps, les eines per a una connectivitat cerebral més invasiva i potser més eficient estan evolucionant ràpidament. Elon Musk va anunciar recentment el desenvolupament d'un implant BCI que conté XNUMX elèctrodes per permetre una comunicació àmplia entre ordinadors i cèl·lules nervioses del cervell. (DARPA) ha desenvolupat una interfície neuronal implantable capaç de disparar simultàniament un milió de cèl·lules nervioses. Tot i que aquests mòduls BCI no estaven dissenyats específicament per interoperar cervell-cervellno és difícil imaginar que es puguin utilitzar per a aquests propòsits.

A més de l'anterior, hi ha una altra comprensió de "biohacking", que està de moda especialment a Silicon Valley i consisteix en diversos tipus de procediments de benestar amb fonaments científics de vegades dubtosos. Entre elles hi ha diverses dietes i tècniques d'exercici, així com incl. transfusió de sang jove, així com implantació de xips subcutani. En aquest cas, els rics pensen en alguna cosa com "piratejar la mort" o la vellesa. Fins ara, no hi ha proves convincents que els mètodes que utilitzen puguin allargar significativament la vida, per no parlar de la immortalitat amb què somien alguns.