自然をハッキングする
チューリッヒ工科大学のマーク・メッシャー氏とコンスエロ・デ・モラエス氏は、蜂が植物の開花を「促す」ために巧みに葉をかじっていると指摘した。
興味深いことに、私たちの方法でこれらの害虫の治療法を再現する試みは成功しておらず、科学者たちは現在、昆虫による葉への効果的なダメージの秘密がミツバチが使用する独特のパターンにあるのか、あるいはおそらくミツバチによる何らかの物質の導入にあるのではないかと考えています。 他人について バイオハッキング分野 しかし、私たちは改善しています。
たとえば、エンジニアは最近、次の方法を発見しました。 ほうれん草を環境感覚システムに変える爆発物の存在を警告することができます。 2016年、MITの化学技術者ミン・ハオ・ウォン氏と彼のチームは、カーボンナノチューブをほうれん草の葉に移植した。 爆発物の痕跡植物が空気や地下水を介して吸収してナノチューブを作った 蛍光信号を発する。 工場からそのような信号を捕捉するために、小型赤外線カメラを葉に向けて Raspberry Pi チップに取り付けました。 カメラが信号を検出すると、電子メール警告がトリガーされました。 ほうれん草でナノセンサーを開発した後、ウォン氏はこの技術の他の応用、特に干ばつや害虫を警告する農業への応用の開発を始めた。
たとえば生物発光現象。 イカ、クラゲ、その他の海洋生物に含まれます。 フランスのデザイナー、サンドラ・レイは、生物発光を自然な照明の方法、つまり、電気を使わずに発光する「生きた」ランタンの作成として提示します (2)。 レイは、生物発光照明会社 Glowee の創設者兼 CEO です。 同氏は、いつの日か、従来の電気街路照明を置き換えることができるようになるだろうと予測しています。
2. Glowee 照明の視覚化
光の生成には、Glowee の技術者が関与します。 生物発光遺伝子 ハワイ産イカから得た菌を大腸菌に取り込み、増殖させます。 DNA をプログラムすることで、エンジニアはライトの消灯時と点灯時の色を制御したり、その他の多くの変更を制御したりすることができます。 これらのバクテリアが生きて輝き続けるためには明らかに世話をし、栄養を与える必要があるため、同社は光をより長く点灯し続けるために取り組んでいます。 Wired の Rei 氏によると、現時点では XNUMX つのシステムが XNUMX 日間稼働しているそうです。 照明器具の寿命には限りがあるため、現時点では主にイベントやフェスティバルに適しています。
電子バックパックを持ったペット
昆虫を観察し、真似してみることができます。 それらを「ハッキング」して次のように使用することもできます。 小型ドローン。 マルハナバチは、農家が畑を監視するために使用するようなセンサーを備えた「バックパック」を装備しています (3)。 マイクロドローンの問題は電力です。 昆虫の場合はそのような問題はありません。 彼らは疲れを知らずに飛び続けます。 エンジニアたちは、センサー、データ保存用のメモリ、位置追跡用の受信機、電子機器に電力を供給するためのバッテリー（つまり、はるかに小さい容量）を「荷物」に積み込みましたが、その重さはすべて 102 ミリグラムです。 昆虫が日常活動を行う際、センサーが温度と湿度を測定し、無線信号を使用して昆虫の位置を追跡します。 巣に戻った後、データがダウンロードされ、バッテリーがワイヤレスで充電されます。 科学者チームはそのテクノロジーをリビング IoT と呼んでいます。
3. Live IoT（背中に電子システムを搭載したマルハナバチ）
動物学者マックス・プランク鳥類研究所。 マーティン・ウィケルスキー 私たちは、動物には差し迫った災害を感知する生得的な能力があるという一般的な考えを検証することにしました。 ウィケルスキー氏は、国際的な動物センシング プロジェクト ICARUS を率いています。 デザインと研究の著者は、 GPSビーコン (4) 動物の行動に対する現象の影響を研究するために、大小の動物を観察します。 科学者らは、とりわけ、コウノトリの増加はバッタの蔓延を示している可能性があり、マガモの位置と体温は人間の間での鳥インフルエンザの蔓延を示している可能性があることを示している。
4. マーティン・ウィケルスキーと発信機コウノトリ
現在、ウィケルスキー教授はヤギを使って、動物が差し迫った地震や火山の噴火について「知っている」という古代の理論の中に何かがあるかどうかを調べている。 2016年にイタリアで起きた大規模なノルチャ地震の直後、ウィケルスキー氏は震源地近くの家畜に首輪をつけて、震源前とは違う行動をしていたかどうかを確認した。 各首輪には両方が含まれていました GPS追跡装置加速度計のようなもの。
その後、このような 2 時間監視を行うことで、「正常な」動作を特定し、異常を探すことができると説明しました。 ウィケルスキー氏と彼のチームは、地震が発生する数時間前に動物たちが加速度を高めたことに注目した。 同氏は震源からの距離に応じて２時間から１８時間の「警戒期間」を観測した。 ウィケルスキー氏は、ベースラインに対する動物の集団行動に基づく災害警報システムの特許を申請している。
光合成効率の向上
地球は世界中に植物を植えているから生きている 光合成の副産物として酸素を放出するそしてそれらのいくつかは追加の栄養価の高い食品になります。 しかし、何百万年もの進化にもかかわらず、光合成は不完全です。 イリノイ大学の研究者らは、光合成の欠陥を修正する取り組みを開始しており、これにより作物の収量が最大40パーセント増加する可能性があると考えている。
彼らが焦点を当てたのは、 光呼吸と呼ばれるプロセスこれは光合成の一部というよりも、その結果です。 多くの生物学的プロセスと同様、光合成も常に完璧に機能するとは限りません。 光合成中、植物は水と二酸化炭素を取り込み、それらを糖（食物）と酸素に変換します。 植物は酸素を必要としないので除去されます。
研究者らは、リブロース-1,5-二リン酸カルボキシラーゼ/オキシゲナーゼ (RuBisCO) と呼ばれる酵素を単離しました。 このタンパク質複合体は、二酸化炭素分子をリブロース-1,5-二リン酸 (RuBisCO) に結合します。 何世紀にもわたって、地球の大気はより酸化されてきました。これは、RuBisCO が二酸化炭素と混合したより多くの酸素分子に対処しなければならないことを意味します。 XNUMX 件に XNUMX 件のケースで、RuBisCO が酸素分子を誤って捕捉し、パフォーマンスに影響を及ぼします。
このプロセスが不完全なため、植物にはグリコール酸やアンモニアなどの有毒な副産物が残ります。 これらの化合物の処理（光呼吸による）にはエネルギーが必要であり、光合成の非効率によって生じる損失がさらに増加します。 この研究の著者らは、このため米、小麦、大豆が欠乏しており、気温が上昇するとRuBisCOの精度がさらに低くなる、と指摘している。 これは、地球温暖化が深刻化すると、食料供給が減少する可能性があることを意味します。
この解決策は (RIPE) と呼ばれるプログラムの一部であり、光呼吸をより速く、よりエネルギー効率の高いものにする新しい遺伝子の導入が含まれます。 研究チームは、新しい遺伝子配列を使用して 1700 つの代替経路を開発しました。 これらの経路は、XNUMX の異なる植物種に対して最適化されています。 科学者らは XNUMX 年間、改変タバコを使用してこれらの配列をテストしました。 そのゲノムは非常によく理解されているため、科学の分野では一般的な植物です。 もっと 光呼吸のための効率的な経路 植物が成長に使用できる大量のエネルギーを節約できるようになります。 次のステップは、大豆、豆、米、トマトなどの食用作物に遺伝子を導入することです。
人工血球と遺伝子クリッピング
自然をハッキングする これは最終的にはその人自身につながります。 昨年、日本の科学者らは、血液型に関係なく、あらゆる患者に使用できる人工血液を開発したと報告した。この人工血液は、外傷医療においていくつかの実際の用途がある。 最近、科学者たちは合成赤血球を作成することでさらに大きな進歩を遂げました (5)。 これらは 人工血液細胞 それらは、自然の対応物の特性を示すだけでなく、高度な機能も備えています。 ニューメキシコ大学、サンディア国立研究所、華南理工大学のチームは、体のさまざまな部分に酸素を運ぶだけでなく、薬物を届けたり、毒素を感知したり、その他の役割も果たせる赤血球を作成した。 。
5. 合成血球
人工血球を作るプロセス それは、最初にシリカの薄い層で覆われ、次にプラスとマイナスのポリマーの層で覆われた天然細胞によって開始されました。 次にシリカがエッチングされ、最終的に表面が天然の赤血球膜で覆われます。 これにより、本物と同様のサイズ、形状、電荷、表面タンパク質を持つ人工赤血球の作成が可能になりました。
さらに、研究者らは、モデルの毛細血管の小さな隙間に血球を押し込むことで、新しく形成された血球の柔軟性を実証しました。 最後に、マウスでテストしたところ、48 時間循環させた後でも有毒な副作用は見つかりませんでした。 テストでは、これらの細胞にヘモグロビン、抗がん剤、毒性センサー、または磁性ナノ粒子をロードし、細胞がさまざまな種類の電荷を運ぶ可能性があることを示しました。 人工細胞は病原体の餌としても機能します。
自然をハッキングする これは最終的に、遺伝子の修正、人間の修正と操作、そして脳間の直接的な相互作用のための脳インターフェースの開放というアイデアにつながります。
現在、人間の遺伝子組み換えの可能性について多くの不安と心配があります。 遺伝子操作技術が病気の撲滅に役立つ可能性があるなど、賛成意見も有力だ。 さまざまな形の痛みや不安を取り除くことができます。 彼らは人々の知性と寿命を延ばすことができます。 人間の幸福と生産性の規模を何桁も変えることができるとまで言う人もいます。
遺伝子工学もしその予想される結果を真剣に受け止めれば、それは進化のペースを変えたカンブリア紀の爆発と同等の歴史的出来事とみなされるかもしれない。 進化について考えるとき、ほとんどの人は自然選択による生物学的進化を思い浮かべますが、実は他の形態も想像できるのです。
XNUMX年代から、人々は植物や動物のDNAを改変し始めました（も参照してください： )、創造 遺伝子組み換え食品現在、体外受精の助けを借りて毎年XNUMX万人の子供が生まれています。 これらのプロセスには、病気をスクリーニングするための胚の配列決定や、最も生存可能な胚の決定（ゲノムに実際の積極的な変化はありませんが、遺伝子工学の一形態）も含まれることが増えています。
CRISPR および同様のテクノロジー (6) の出現により、DNA に実際の変更を加える研究がブームになっています。 2018年、何建奎は中国で初めて遺伝子組み換えの子供を作り、そのために刑務所に送られた。 現在、この問題は倫理的に激しい議論の対象となっています。 2017年、米国科学アカデミーと米国医学アカデミーはヒトゲノム編集の概念を承認したが、それは「安全性と性能に関する疑問への答えが見つかった後」であり、「重篤な疾患の場合で厳重な監督下にある場合に限られる」というものだった。 」
子どもが生まれるべき特性を選択して人間をデザインする「デザイナーベイビー」の視点が物議を醸している。 裕福で特権的な人々だけがそのような方法にアクセスできると考えられているため、これは望ましくない。 たとえそのような設計が技術的に長い間不可能であっても、 遺伝子操作 欠陥や病気の遺伝子の欠失については明確に評価されていません。 繰り返しになりますが、多くの人が懸念しているように、これを利用できるのは選ばれた少数の人だけです。
ただし、これは、主に報道のイラストから CRISPR に精通している人が想像するほど、ボタンを切り取って追加するという単純なものではありません。 人間の特徴や病気に対する感受性の多くは、XNUMX つまたは XNUMX つの遺伝子によって制御されるわけではありません。 病気の範囲は以下の通りです XNUMXつの遺伝子を持っている、何千ものリスクオプションの条件を作り出し、環境要因に対する感受性を増減させます。 ただし、うつ病や糖尿病などの多くの病気は多遺伝子性ですが、個々の遺伝子を単に切り取るだけでも改善することがよくあります。 たとえば、Verve は、世界中の主な死因の XNUMX つである心血管疾患の罹患率を減らす遺伝子治療を開発しています。 比較的小規模なゲノム版.
複雑なタスクとその XNUMX つの場合 病気の多遺伝子基盤、最近では人工知能の使用がレシピになっています。 これは、両親に多遺伝子リスク評価を提供し始めた企業のような企業に基づいています。 さらに、配列決定されたゲノム データセットはますます大規模になっており (XNUMX 万を超えるゲノムが配列決定されたものもあります)、これにより、時間の経過とともに機械学習モデルの精度が向上すると考えられます。
脳のネットワーク
現在「ブレインハッキング」として知られているものの先駆者の一人であるミゲル・ニコレリスは、著書の中で、コミュニケーションは人類の未来であり、私たちの種の進化の次の段階であると述べています。 彼は、脳脳インターフェースとして知られる高度な埋め込み電極を使用して数匹のラットの脳を接続する研究を実施しました。
Nicolelis と彼の同僚は、この成果を、あたかも複数のマイクロプロセッサであるかのように相互に接続された生きた脳を備えた最初の「有機コンピュータ」であると説明しました。 このネットワーク内の動物は、個々の脳と同じ方法で神経細胞の電気的活動を同期させることを学習しました。 ネットワーク化された脳は、電気刺激の XNUMX つの異なるパターンを区別する能力などについてテストされており、通常は個々の動物よりも優れています。 相互接続されたラットの脳が単一の動物の脳よりも「賢い」のであれば、人間の脳によって相互接続された生物学的スーパーコンピューターの機能を想像してみてください。 このようなネットワークにより、人々は言語の壁を越えて働くことができるようになるでしょう。 また、ラットの研究結果が正しければ、人間の脳をネットワーク化することでパフォーマンスが向上する可能性がある、ということのようです。
MT のページでも言及されている最近の実験では、小規模な人々のネットワークの脳活動をプールすることが含まれていました。 別々の部屋に座っている 7 人が協力して、テトリスのようなビデオ ゲームで他のブロック間の隙間を埋めることができるように、ブロックを正しい方向に向けました。 脳の電気活動を記録する脳波計（EEG）を頭に装着した「送信者」の役割を果たした80人は、隙間を見て、適合するためにブロックを回転させる必要があるかどうかを判断した。 「受信者」として機能する第三者は、正しい解決策を知らず、送信者の脳から直接送られる指示に頼らなければなりませんでした。 合計 XNUMX つのグループの人々が「BrainNet」と呼ばれるこのネットワーク (XNUMX) でテストされ、平均して XNUMX% 以上のタスクの精度を達成しました。
7. BrainNet実験の写真
事態をさらに困難にするために、研究者らは送信者の XNUMX つが送信した信号にノイズを追加することがありました。 矛盾した指示や曖昧な指示に直面した場合、受信者は送信者のより正確な指示をすぐに特定して従うことを学びました。 研究者らは、これが多くの人々の脳が完全に非侵襲的な方法で配線されたことを示す最初の報告であると指摘している。 彼らは、脳をネットワーク化できる人の数は事実上無制限だと主張しています。 彼らはまた、同時脳活動イメージング (fMRI) によって、放送局が伝えられる情報量が増加する可能性があるため、非侵襲的方法を使用した情報伝達を改善できることも示唆しています。 ただし、fMRI は簡単な手順ではなく、ただでさえ非常に困難な作業をさらに複雑にすることになります。 研究者らはまた、信号が脳の特定の領域をターゲットにして、受信者の脳内の特定の意味内容の認識を引き起こす可能性があると推測している。
同時に、より侵襲的でおそらくより効率的な脳接続のためのツールが急速に進化しています。 エロンマスク 最近、コンピューターと脳内の神経細胞間の広範な通信を可能にする、XNUMXつの電極を含むBCIインプラントの開発を発表しました。 (DARPA) は、XNUMX 万個の神経細胞を同時に発火させることができる移植可能なニューラル インターフェイスを開発しました。 これらの BCI モジュールは相互運用するように特別に設計されたわけではありませんが、 脳脳そのような目的に使用できることは想像に難くありません。
上記に加えて、「バイオハッキング」についての別の理解もあります。これは、特にシリコンバレーで流行しており、時には科学的根拠が疑わしいさまざまな種類の健康法で構成されています。 その中には、さまざまな食事療法や運動テクニック、さらにはダイエット方法も含まれます。 若い血液の輸血と皮下チップの埋め込み。 この場合、お金持ちは「死をハックする」ことや老後のことを考えます。 これまでのところ、彼らが使用する方法が寿命を大幅に延長できるという説得力のある証拠はなく、一部の人が夢見ている不死は言うまでもありません。
