Peretasan alam

Alam sendiri dapat mengajari kita cara meretas ke alam, seperti lebah, yang dicatat oleh Mark Mescher dan Consuelo De Moraes dari ETH di Zurich bahwa mereka dengan ahli menggigit daun untuk "mendorong" tanaman agar mekar.

Menariknya, upaya untuk mereplikasi perawatan serangga ini dengan metode kami tidak berhasil, dan para ilmuwan sekarang bertanya-tanya apakah rahasia kerusakan serangga yang efektif pada daun terletak pada pola unik yang mereka gunakan, atau mungkin dalam pengenalan beberapa zat oleh lebah. Pada orang lain bidang biohacking Namun, kami melakukan lebih baik.

Misalnya, para insinyur baru-baru ini menemukan caranya mengubah bayam menjadi sistem sensor lingkunganyang dapat mengingatkan Anda akan adanya bahan peledak. Pada tahun 2016, insinyur kimia Ming Hao Wong dan timnya di MIT mentransplantasikan karbon nanotube ke daun bayam. Jejak bahan peledakyang diserap tanaman melalui udara atau air tanah, dibuat nanotube memancarkan sinyal fluoresen. Untuk menangkap sinyal seperti itu dari pabrik, kamera inframerah kecil diarahkan ke daun dan dipasang pada chip Raspberry Pi. Saat kamera mendeteksi sinyal, itu memicu peringatan email. Setelah mengembangkan nanosensor pada bayam, Wong mulai mengembangkan aplikasi lain untuk teknologi tersebut, terutama di bidang pertanian untuk memperingatkan kekeringan atau hama.

fenomena bioluminescence, misalnya. pada cumi-cumi, ubur-ubur dan makhluk laut lainnya. Perancang Prancis Sandra Rey menghadirkan bioluminesensi sebagai cara pencahayaan alami, yaitu, penciptaan lentera "hidup" yang memancarkan cahaya tanpa listrik (2). Ray adalah pendiri dan CEO Glowee, sebuah perusahaan pencahayaan bioluminescent. Ia memprediksi suatu saat akan mampu menggantikan penerangan jalan listrik konvensional.

2. Visualisasi Pencahayaan Glowee

Untuk produksi cahaya, teknisi Glowee melibatkan gen bioluminesensi diperoleh dari sotong Hawaii menjadi bakteri E. coli, dan kemudian mereka menumbuhkan bakteri ini. Dengan memprogram DNA, para insinyur dapat mengontrol warna cahaya saat mati dan menyala, serta banyak modifikasi lainnya. Bakteri ini jelas perlu dirawat dan diberi makan agar tetap hidup dan bersinar, sehingga perusahaan berupaya untuk menyalakan lampu lebih lama. Saat ini, kata Rey di Wired, mereka memiliki satu sistem yang telah berjalan selama enam hari. Umur perlengkapan yang terbatas saat ini berarti sebagian besar cocok untuk acara atau festival saat ini.

Hewan peliharaan dengan ransel elektronik

Anda dapat mengamati serangga dan mencoba menirunya. Anda juga dapat mencoba untuk "meretas" mereka dan menggunakannya sebagai… drone mini. Lebah dilengkapi dengan "ransel" dengan sensor, seperti yang digunakan oleh petani untuk memantau ladang mereka (3). Masalah dengan microdrone adalah kekuatan. Tidak ada masalah dengan serangga. Mereka terbang tanpa lelah. Insinyur memuat "bagasi" mereka dengan sensor, memori untuk penyimpanan data, penerima untuk pelacakan lokasi dan baterai untuk menyalakan elektronik (yaitu, kapasitas yang jauh lebih kecil) - semuanya berbobot 102 miligram. Saat serangga melakukan aktivitas sehari-hari, sensor mengukur suhu dan kelembaban, dan posisinya dilacak menggunakan sinyal radio. Setelah kembali ke sarang, data diunduh dan baterai diisi secara nirkabel. Tim ilmuwan menyebut teknologi mereka sebagai Living IoT.

3. Live IoT, yaitu lebah madu dengan sistem elektronik di punggungnya

Ahli zoologi di Institut Max Planck untuk Ornitologi. Martin Wikelski memutuskan untuk menguji kepercayaan populer bahwa hewan memiliki kemampuan bawaan untuk merasakan bencana yang akan datang. Wikelski memimpin proyek penginderaan hewan internasional, ICARUS. Penulis desain dan penelitian mendapatkan ketenaran ketika dia melampirkan suar GPS hewan (4), baik besar maupun kecil, untuk mempelajari pengaruh fenomena terhadap perilaku mereka. Para ilmuwan telah menunjukkan, antara lain, bahwa peningkatan kehadiran bangau putih mungkin menunjukkan infestasi belalang, dan lokasi dan suhu tubuh bebek mallard mungkin merupakan indikasi penyebaran flu burung di antara manusia.

4. Martin Wikelski dan bangau pemancar

Sekarang Wikelski menggunakan kambing untuk mencari tahu apakah ada sesuatu dalam teori kuno yang "diketahui" oleh hewan tentang gempa bumi dan letusan gunung berapi yang akan datang. Segera setelah gempa besar Norcia 2016 di Italia, Wikelski mengumpulkan ternak di dekat pusat gempa untuk melihat apakah mereka berperilaku berbeda sebelum guncangan. Setiap kerah berisi keduanya perangkat pelacak GPSseperti akselerometer.

Dia kemudian menjelaskan bahwa dengan pemantauan sepanjang waktu, seseorang dapat menentukan perilaku "normal" dan kemudian mencari kelainan. Wikelski dan timnya mencatat bahwa hewan-hewan itu meningkatkan akselerasinya beberapa jam sebelum gempa terjadi. Dia mengamati "periode peringatan" dari 2 hingga 18 jam, tergantung pada jarak dari pusat gempa. Wikelski mengajukan paten untuk sistem peringatan bencana berdasarkan perilaku kolektif hewan relatif terhadap garis dasar.

Meningkatkan efisiensi fotosintesis

Bumi hidup karena tumbuh di seluruh dunia melepaskan oksigen sebagai produk sampingan fotosintesisdan beberapa di antaranya menjadi makanan tambahan yang bergizi. Namun, fotosintesis tidak sempurna, meskipun jutaan tahun evolusi. Para peneliti di University of Illinois telah mulai memperbaiki cacat fotosintesis, yang mereka yakini dapat meningkatkan hasil panen hingga 40 persen.

Mereka fokus pada proses yang disebut fotorespirasiyang bukan merupakan bagian dari fotosintesis sebagai konsekuensinya. Seperti banyak proses biologis, fotosintesis tidak selalu bekerja dengan sempurna. Selama fotosintesis, tanaman mengambil air dan karbon dioksida dan mengubahnya menjadi gula (makanan) dan oksigen. Tanaman tidak membutuhkan oksigen, sehingga dihilangkan.

Para peneliti mengisolasi enzim yang disebut ribulosa-1,5-bifosfat karboksilase/oksigenase (RuBisCO). Kompleks protein ini mengikat molekul karbon dioksida menjadi ribulosa-1,5-bifosfat (RuBisCO). Selama berabad-abad, atmosfer bumi menjadi lebih teroksidasi, yang berarti bahwa RuBisCO harus berurusan dengan lebih banyak molekul oksigen yang bercampur dengan karbon dioksida. Dalam satu dari empat kasus, RuBisCO keliru menangkap molekul oksigen, dan ini memengaruhi kinerja.

Karena ketidaksempurnaan proses ini, tanaman ditinggalkan dengan produk sampingan beracun seperti glikolat dan amonia. Pemrosesan senyawa-senyawa ini (melalui fotorespirasi) membutuhkan energi, yang menambah kerugian akibat inefisiensi fotosintesis. Penulis penelitian mencatat bahwa beras, gandum, dan kedelai kekurangan karena hal ini, dan RuBisCO menjadi kurang akurat saat suhu naik. Ini berarti bahwa ketika pemanasan global meningkat, mungkin ada pengurangan persediaan makanan.

Solusi ini adalah bagian dari program yang disebut (RIPE) dan melibatkan pengenalan gen baru yang membuat fotorespirasi lebih cepat dan lebih hemat energi. Tim mengembangkan tiga jalur alternatif menggunakan urutan genetik baru. Jalur ini telah dioptimalkan untuk 1700 spesies tanaman yang berbeda. Selama dua tahun, para ilmuwan menguji urutan ini menggunakan tembakau yang dimodifikasi. Ini adalah tanaman umum dalam sains karena genomnya dipahami dengan sangat baik. Lagi jalur yang efisien untuk fotorespirasi memungkinkan tanaman untuk menyimpan sejumlah besar energi yang dapat digunakan untuk pertumbuhan mereka. Langkah selanjutnya adalah mengintroduksi gen ke dalam tanaman pangan seperti kedelai, kacang-kacangan, padi dan tomat.

Sel darah buatan dan kliping gen

Peretasan alam ini pada akhirnya mengarah pada manusia itu sendiri. Tahun lalu, ilmuwan Jepang melaporkan bahwa mereka telah mengembangkan darah buatan yang dapat digunakan pada pasien mana pun, tanpa memandang golongan darah, yang memiliki beberapa aplikasi kehidupan nyata dalam pengobatan trauma. Baru-baru ini, para ilmuwan telah membuat terobosan yang lebih besar dengan menciptakan sel darah merah sintetis (5). Ini sel darah buatan mereka tidak hanya menunjukkan sifat-sifat rekan alami mereka, tetapi juga memiliki kemampuan yang ditingkatkan. Sebuah tim dari University of New Mexico, Sandia National Laboratory, dan South China Polytechnic University telah menciptakan sel darah merah yang tidak hanya dapat membawa oksigen ke berbagai bagian tubuh, tetapi juga mengantarkan obat-obatan, merasakan racun, dan melakukan tugas lainnya. .

5. Sel darah sintetis

Proses pembuatan sel darah buatan itu dimulai oleh sel-sel alami yang pertama kali dilapisi dengan lapisan tipis silika dan kemudian dengan lapisan polimer positif dan negatif. Silika kemudian digores dan akhirnya permukaannya ditutupi dengan membran eritrosit alami. Hal ini menyebabkan terciptanya eritrosit buatan yang memiliki ukuran, bentuk, muatan, dan protein permukaan yang mirip dengan yang asli.

Selain itu, para peneliti menunjukkan fleksibilitas sel darah yang baru terbentuk dengan mendorongnya melalui celah kecil di model kapiler. Akhirnya, ketika diuji pada tikus, tidak ditemukan efek samping toksik bahkan setelah 48 jam peredaran. Tes memuat sel-sel ini dengan hemoglobin, obat anti-kanker, sensor toksisitas, atau nanopartikel magnetik untuk menunjukkan bahwa mereka dapat membawa berbagai jenis muatan. Sel buatan juga dapat bertindak sebagai umpan bagi patogen.

Peretasan alam ini pada akhirnya mengarah pada gagasan koreksi genetik, perbaikan dan rekayasa manusia, dan pembukaan antarmuka otak untuk interaksi langsung antar otak.

Saat ini, ada banyak kecemasan dan kekhawatiran tentang prospek modifikasi genetik manusia. Argumen yang mendukung juga kuat, seperti teknik manipulasi genetik dapat membantu menghilangkan penyakit. Mereka dapat menghilangkan berbagai bentuk rasa sakit dan kecemasan. Mereka dapat meningkatkan kecerdasan dan umur panjang orang. Beberapa orang melangkah lebih jauh dengan mengatakan bahwa mereka dapat mengubah skala kebahagiaan dan produktivitas manusia dengan banyak urutan besarnya.

Rekayasa genetikajika konsekuensi yang diharapkan ditanggapi dengan serius, itu bisa dianggap sebagai peristiwa sejarah, sama dengan ledakan Kambrium, yang mengubah laju evolusi. Ketika kebanyakan orang berpikir tentang evolusi, mereka berpikir tentang evolusi biologis melalui seleksi alam, tetapi ternyata, bentuk lain darinya dapat dibayangkan.

Mulai dari XNUMX, orang mulai memodifikasi DNA tumbuhan dan hewan (Lihat juga: ), penciptaan makanan yang dimodifikasi secara genetikdll. Saat ini, setengah juta anak lahir setiap tahun dengan bantuan IVF. Semakin, proses ini juga mencakup sekuensing embrio untuk menyaring penyakit dan menentukan embrio yang paling layak (suatu bentuk rekayasa genetika, meskipun tanpa perubahan aktif yang sebenarnya pada genom).

Dengan munculnya CRISPR dan teknologi serupa (6), kami telah melihat ledakan dalam penelitian untuk membuat perubahan nyata pada DNA. Pada tahun 2018, He Jiankui menciptakan anak-anak hasil rekayasa genetika pertama di Tiongkok, yang karenanya ia dikirim ke penjara. Masalah ini saat ini menjadi subyek perdebatan etika yang sengit. Pada tahun 2017, Akademi Ilmu Pengetahuan Nasional AS dan Akademi Kedokteran Nasional menyetujui konsep pengeditan genom manusia, tetapi hanya "setelah menemukan jawaban atas pertanyaan keamanan dan kinerja" dan "hanya dalam kasus penyakit serius dan di bawah pengawasan ketat. "

Sudut pandang "bayi desainer", yaitu merancang orang dengan memilih sifat-sifat yang harus dimiliki seorang anak untuk dilahirkan, menimbulkan kontroversi. Ini tidak diinginkan karena diyakini bahwa hanya orang kaya dan istimewa yang memiliki akses ke metode semacam itu. Bahkan jika desain seperti itu secara teknis tidak mungkin untuk waktu yang lama, itu bahkan akan manipulasi genetik mengenai penghapusan gen untuk cacat dan penyakit tidak dievaluasi dengan jelas. Sekali lagi, seperti yang ditakuti banyak orang, ini hanya akan tersedia untuk beberapa orang terpilih.

Namun, ini tidak sesederhana pemotongan dan penyertaan tombol seperti yang biasa dilakukan oleh mereka yang akrab dengan CRISPR terutama dari ilustrasi di media cetak. Banyak karakteristik manusia dan kerentanan terhadap penyakit tidak dikendalikan oleh satu atau dua gen. Penyakit berkisar dari memiliki satu gen, menciptakan kondisi untuk ribuan opsi risiko, meningkatkan atau menurunkan kerentanan terhadap faktor lingkungan. Namun, sementara banyak penyakit, seperti depresi dan diabetes, bersifat poligenik, bahkan hanya dengan memotong gen individu sering membantu. Misalnya, Verve sedang mengembangkan terapi gen yang mengurangi prevalensi penyakit kardiovaskular, salah satu penyebab utama kematian di seluruh dunia. edisi genom yang relatif kecil.

Untuk tugas yang kompleks, dan salah satunya dasar poligenik penyakit, penggunaan kecerdasan buatan baru-baru ini menjadi resep. Ini didasarkan pada perusahaan seperti yang mulai menawarkan penilaian risiko poligenik kepada orang tua. Selain itu, kumpulan data genom yang diurutkan semakin besar (beberapa dengan lebih dari satu juta genom yang diurutkan), yang akan meningkatkan akurasi model pembelajaran mesin dari waktu ke waktu.

jaringan otak

Dalam bukunya, Miguel Nicolelis, salah satu pelopor dari apa yang sekarang dikenal sebagai "peretasan otak", yang disebut komunikasi masa depan umat manusia, tahap berikutnya dalam evolusi spesies kita. Dia melakukan penelitian di mana dia menghubungkan otak beberapa tikus menggunakan elektroda implan canggih yang dikenal sebagai antarmuka otak-otak.

Nicolelis dan rekan-rekannya menggambarkan pencapaian itu sebagai "komputer organik" pertama dengan otak hidup yang terhubung bersama seolah-olah mereka adalah beberapa mikroprosesor. Hewan-hewan di jaringan ini telah belajar menyinkronkan aktivitas listrik sel saraf mereka dengan cara yang sama seperti yang mereka lakukan di otak individu mana pun. Otak jaringan telah diuji untuk hal-hal seperti kemampuannya untuk membedakan antara dua pola rangsangan listrik yang berbeda, dan mereka biasanya mengungguli hewan individu. Jika otak tikus yang saling berhubungan "lebih pintar" daripada otak hewan mana pun, bayangkan kemampuan superkomputer biologis yang saling terhubung oleh otak manusia. Jaringan semacam itu dapat memungkinkan orang untuk bekerja melintasi hambatan bahasa. Juga, jika hasil penelitian tikus benar, jaringan otak manusia dapat meningkatkan kinerja, atau begitulah tampaknya.

Ada eksperimen baru-baru ini, yang juga disebutkan di halaman MT, yang melibatkan pengumpulan aktivitas otak dari jaringan kecil orang. Tiga orang yang duduk di ruangan berbeda bekerja sama untuk mengarahkan balok dengan benar sehingga dapat menjembatani kesenjangan antara balok lain dalam video game mirip Tetris. Dua orang yang bertindak sebagai "pengirim", dengan electroencephalographs (EEG) di kepala mereka yang merekam aktivitas listrik otak mereka, melihat celahnya dan tahu apakah balok itu perlu diputar agar pas. Orang ketiga, bertindak sebagai "penerima", tidak tahu solusi yang benar dan harus bergantung pada instruksi yang dikirim langsung dari otak pengirim. Sebanyak lima kelompok orang diuji dengan jaringan ini, yang disebut "BrainNet" (7), dan rata-rata mereka mencapai akurasi lebih dari 80% pada tugas tersebut.

7. Foto dari eksperimen BrainNet

Untuk mempersulit, para peneliti terkadang menambahkan noise pada sinyal yang dikirim oleh salah satu pengirim. Dihadapkan dengan arah yang bertentangan atau ambigu, penerima dengan cepat belajar untuk mengidentifikasi dan mengikuti instruksi pengirim yang lebih tepat. Para peneliti mencatat bahwa ini adalah laporan pertama bahwa otak banyak orang telah terhubung dengan cara yang benar-benar non-invasif. Mereka berpendapat bahwa jumlah orang yang otaknya dapat terhubung ke jaringan praktis tidak terbatas. Mereka juga menyarankan bahwa transmisi informasi menggunakan metode non-invasif dapat ditingkatkan dengan pencitraan aktivitas otak simultan (fMRI), karena ini berpotensi meningkatkan jumlah informasi yang dapat disampaikan oleh penyiar. Namun, fMRI bukanlah prosedur yang mudah, dan akan memperumit tugas yang sudah sangat sulit. Para peneliti juga berspekulasi bahwa sinyal dapat ditargetkan ke area tertentu di otak untuk memicu kesadaran akan konten semantik tertentu di otak penerima.

Pada saat yang sama, alat untuk konektivitas otak yang lebih invasif dan mungkin lebih efisien berkembang pesat. Elon Musk baru-baru ini mengumumkan pengembangan implan BCI yang mengandung elektroda XNUMX untuk memungkinkan komunikasi yang luas antara komputer dan sel saraf di otak. (DARPA) telah mengembangkan antarmuka saraf implan yang mampu secara bersamaan menembakkan satu juta sel saraf. Meskipun modul BCI ini tidak dirancang khusus untuk saling beroperasi otak-otaktidak sulit untuk membayangkan bahwa mereka dapat digunakan untuk tujuan seperti itu.

Selain di atas, ada pemahaman lain tentang "biohacking", yang populer terutama di Lembah Silikon dan terdiri dari berbagai jenis prosedur kesehatan dengan dasar ilmiah yang terkadang meragukan. Diantaranya adalah berbagai diet dan teknik olahraga, serta termasuk. transfusi darah muda, serta implantasi chip subkutan. Dalam hal ini, orang kaya memikirkan sesuatu seperti "meretas kematian" atau usia tua. Sejauh ini, tidak ada bukti yang meyakinkan bahwa metode yang mereka gunakan dapat memperpanjang hidup secara signifikan, belum lagi keabadian yang diimpikan oleh sebagian orang.