piratería de la naturaleza

La naturaleza misma puede enseñarnos cómo piratear la naturaleza, como las abejas, que Mark Mescher y Consuelo De Moraes de ETH en Zúrich señalaron que mordisquean hábilmente las hojas para "animar" a las plantas a florecer.

Curiosamente, los intentos de replicar estos tratamientos de insectos con nuestros métodos no han tenido éxito, y los científicos ahora se preguntan si el secreto del daño efectivo de los insectos en las hojas radica en el patrón único que utilizan, o tal vez en la introducción de algunas sustancias por parte de las abejas. En otros campos de biohacking sin embargo, lo estamos haciendo mejor.

Por ejemplo, los ingenieros descubrieron recientemente cómo convertir las espinacas en sistemas sensoriales ambientalesque puede alertarle de la presencia de explosivos. En 2016, el ingeniero químico Ming Hao Wong y su equipo del MIT trasplantaron nanotubos de carbono en hojas de espinaca. rastros de explosivosque la planta absorbió a través del aire o del agua subterránea, hizo nanotubos emite una señal fluorescente. Para capturar tal señal de fábrica, se apuntó una pequeña cámara infrarroja a la hoja y se conectó a un chip Raspberry Pi. Cuando la cámara detectó una señal, activó una alerta por correo electrónico. Después de desarrollar nanosensores en espinacas, Wong comenzó a desarrollar otras aplicaciones para la tecnología, especialmente en agricultura para advertir sobre sequías o plagas.

el fenómeno de la bioluminiscencia, por ejemplo. en calamares, medusas y otras criaturas marinas. La diseñadora francesa Sandra Rey presenta la bioluminiscencia como una forma natural de iluminación, es decir, la creación de faroles "vivos" que emiten luz sin electricidad (2). Ray es el fundador y director ejecutivo de Glowee, una empresa de iluminación bioluminiscente. Predice que algún día podrán reemplazar el alumbrado público eléctrico convencional.

2. Visualización de iluminación Glowee

Para la producción de luz, los técnicos de Glowee involucran gen de bioluminiscencia obtenido de la sepia hawaiana en bacterias E. coli, y luego cultivan estas bacterias. Al programar el ADN, los ingenieros pueden controlar el color de la luz cuando se apaga y se enciende, así como muchas otras modificaciones. Obviamente, estas bacterias necesitan ser cuidadas y alimentadas para mantenerse vivas y radiantes, por lo que la compañía está trabajando para mantener la luz encendida por más tiempo. Por el momento, dice Rei de Wired, tienen un sistema que ha estado funcionando durante seis días. La vida útil limitada actual de las luminarias significa que en su mayoría son adecuadas para eventos o festivales en este momento.

Mascotas con mochilas electrónicas

Puedes observar insectos e intentar imitarlos. También puedes intentar “hackearlos” y usarlos como… drones en miniatura. Los abejorros están equipados con "mochilas" con sensores, como las que usan los agricultores para monitorear sus campos (3). El problema de los microdrones es la potencia. No hay tal problema con los insectos. Vuelan sin descanso. Los ingenieros cargaron su "equipaje" con sensores, memoria para el almacenamiento de datos, receptores para el seguimiento de la ubicación y baterías para alimentar la electrónica (es decir, una capacidad mucho menor), todo con un peso de 102 miligramos. A medida que los insectos realizan sus actividades diarias, los sensores miden la temperatura y la humedad, y su posición se rastrea mediante una señal de radio. Después de regresar a la colmena, los datos se descargan y la batería se carga de forma inalámbrica. El equipo de científicos llama a su tecnología Living IoT.

3. Live IoT, que es un abejorro con un sistema electrónico en la espalda

Zoólogo del Instituto Max Planck de Ornitología. Martín Wikelski decidió poner a prueba la creencia popular de que los animales tienen una capacidad innata para detectar desastres inminentes. Wikelski lidera el proyecto internacional de detección de animales, ICARUS. El autor del diseño e investigación ganó notoriedad cuando adjuntó balizas GPS animales (4), tanto grandes como pequeños, para estudiar la influencia de los fenómenos en su comportamiento. Los científicos han demostrado, entre otras cosas, que una mayor presencia de cigüeñas blancas puede ser indicativa de infestaciones de langostas, y que la ubicación y la temperatura corporal de los ánades reales pueden ser indicativas de la propagación de la gripe aviar entre humanos.

4. Martin Wikelski y la cigüeña transmisora

Ahora Wikelski está usando cabras para descubrir si hay algo en las antiguas teorías de que los animales "saben" sobre terremotos y erupciones volcánicas inminentes. Inmediatamente después del gran terremoto de Norcia en Italia en 2016, Wikelski colocó collares al ganado cerca del epicentro para ver si se comportaban de manera diferente antes de los terremotos. Cada collar contenía ambos Dispositivo de rastreo GPScomo un acelerómetro.

Más tarde explicó que con tal monitoreo las 2 horas, es posible identificar el comportamiento "normal" y luego buscar anomalías. Wikelski y su equipo notaron que los animales aumentaron su aceleración en las horas previas al terremoto. Observó "períodos de alerta" de 18 a XNUMX horas, dependiendo de la distancia del epicentro. Wikelski solicita una patente para un sistema de alerta de desastres basado en el comportamiento colectivo de los animales en relación con una línea de base.

Mejorar la eficiencia de la fotosíntesis

La tierra vive porque planta en todo el mundo liberar oxígeno como subproducto de la fotosíntesisy algunos de ellos se convierten en alimentos nutritivos adicionales. Sin embargo, la fotosíntesis es imperfecta, a pesar de muchos millones de años de evolución. Investigadores de la Universidad de Illinois han comenzado a trabajar en la corrección de los defectos en la fotosíntesis, que creen que podría aumentar el rendimiento de los cultivos hasta en un 40 por ciento.

ellos se enfocaron en un proceso llamado fotorrespiraciónque no es tanto una parte de la fotosíntesis como su consecuencia. Como muchos procesos biológicos, la fotosíntesis no siempre funciona a la perfección. Durante la fotosíntesis, las plantas toman agua y dióxido de carbono y los convierten en azúcares (alimento) y oxígeno. Las plantas no necesitan oxígeno, por lo que se elimina.

Los investigadores aislaron una enzima llamada ribulosa-1,5-bisfosfato carboxilasa/oxigenasa (RuBisCO). Este complejo proteico une una molécula de dióxido de carbono a la ribulosa-1,5-bisfosfato (RuBisCO). A lo largo de los siglos, la atmósfera de la Tierra se ha oxidado más, lo que significa que RuBisCO tiene que lidiar con más moléculas de oxígeno mezcladas con dióxido de carbono. En uno de cada cuatro casos, RuBisCO captura por error una molécula de oxígeno y esto afecta el rendimiento.

Debido a la imperfección de este proceso, las plantas quedan con subproductos tóxicos como el glicolato y el amoníaco. El procesamiento de estos compuestos (a través de la fotorrespiración) requiere energía, que se suma a las pérdidas derivadas de la ineficiencia de la fotosíntesis. Los autores del estudio señalan que el arroz, el trigo y la soja son deficientes debido a esto, y RuBisCO se vuelve aún menos preciso a medida que aumenta la temperatura. Esto significa que a medida que se intensifica el calentamiento global, puede haber una reducción en el suministro de alimentos.

Esta solución es parte de un programa llamado (RIPE) e implica la introducción de nuevos genes que hacen que la fotorrespiración sea más rápida y más eficiente energéticamente. El equipo desarrolló tres vías alternativas utilizando las nuevas secuencias genéticas. Estas vías se han optimizado para 1700 especies de plantas diferentes. Durante dos años, los científicos probaron estas secuencias utilizando tabaco modificado. Es una planta común en la ciencia porque su genoma se comprende excepcionalmente bien. Más vías eficientes para la fotorrespiración permitir que las plantas ahorren una cantidad significativa de energía que puede ser utilizada para su crecimiento. El siguiente paso es introducir genes en cultivos alimentarios como la soja, los frijoles, el arroz y los tomates.

Células de sangre artificiales y recortes de genes

piratería de la naturaleza esto conduce al final al hombre mismo. El año pasado, científicos japoneses informaron que habían desarrollado una sangre artificial que se puede usar en cualquier paciente, independientemente del tipo de sangre, que tiene varias aplicaciones en la vida real en medicina traumatológica. Recientemente, los científicos lograron un avance aún mayor al crear glóbulos rojos sintéticos (5). Estos células sanguíneas artificiales no solo muestran las propiedades de sus contrapartes naturales, sino que también tienen capacidades avanzadas. Un equipo de la Universidad de Nuevo México, el Laboratorio Nacional Sandia y la Universidad Politécnica del Sur de China ha creado glóbulos rojos que no solo pueden transportar oxígeno a varias partes del cuerpo, sino también administrar medicamentos, detectar toxinas y realizar otras tareas. .

5. Glóbulo sintético

El proceso de creación de células sanguíneas artificiales. fue iniciado por células naturales que primero fueron recubiertas con una fina capa de sílice y luego con capas de polímeros positivos y negativos. Luego se graba la sílice y finalmente se cubre la superficie con membranas de eritrocitos naturales. Esto ha llevado a la creación de eritrocitos artificiales, que tienen un tamaño, forma, carga y proteínas de superficie similares a los reales.

Además, los investigadores demostraron la flexibilidad de las células sanguíneas recién formadas empujándolas a través de pequeños espacios en los capilares del modelo. Finalmente, cuando se probó en ratones, no se encontraron efectos secundarios tóxicos incluso después de 48 horas de circulación. Las pruebas cargaron estas células con hemoglobina, medicamentos contra el cáncer, sensores de toxicidad o nanopartículas magnéticas para demostrar que podían transportar diferentes tipos de cargas. Las células artificiales también pueden actuar como cebo para los patógenos.

piratería de la naturaleza esto finalmente conduce a la idea de corrección genética, fijación e ingeniería humana, y la apertura de interfaces cerebrales para la comunicación directa entre cerebros.

Actualmente, existe mucha ansiedad y preocupación por la perspectiva de la modificación genética humana. Los argumentos a favor también son fuertes, como que las técnicas de manipulación genética pueden ayudar a eliminar la enfermedad. Pueden eliminar muchas formas de dolor y ansiedad. Pueden aumentar la inteligencia y la longevidad de las personas. Algunas personas llegan a decir que pueden cambiar la escala de la felicidad y la productividad humanas en muchos órdenes de magnitud.

Ingeniería genéticasi se tomaran en serio sus consecuencias previstas, podría considerarse un acontecimiento histórico, equivalente a la explosión del Cámbrico, que cambió el ritmo de la evolución. Cuando la mayoría de la gente piensa en la evolución, piensa en la evolución biológica a través de la selección natural, pero resulta que se pueden imaginar otras formas.

A partir de la década de XNUMX, las personas comenzaron a modificar el ADN de plantas y animales (ver también: ), creación comidas modificadas geneticamenteetc. Actualmente, medio millón de niños nacen cada año con la ayuda de la FIV. Cada vez más, estos procesos también incluyen la secuenciación de embriones para detectar enfermedades y determinar el embrión más viable (una forma de ingeniería genética, aunque sin cambios activos reales en el genoma).

Con la llegada de CRISPR y tecnologías similares (6), hemos visto un auge en la investigación para realizar cambios reales en el ADN. En 2018, He Jiankui creó los primeros niños modificados genéticamente en China, por lo que fue enviado a prisión. Este tema es actualmente objeto de un feroz debate ético. En 2017, la Academia Nacional de Ciencias de EE. UU. y la Academia Nacional de Medicina aprobaron el concepto de edición del genoma humano, pero solo "después de encontrar respuestas a preguntas sobre seguridad y rendimiento" y "solo en el caso de enfermedades graves y bajo estrecha supervisión". "

El punto de vista de los "bebés de diseño", es decir, diseñar personas eligiendo los rasgos que debe tener un niño para nacer, genera controversia. Esto no es deseable ya que se cree que solo los ricos y privilegiados tendrán acceso a tales métodos. Incluso si tal diseño es técnicamente imposible durante mucho tiempo, incluso será manipulación genetica con respecto a la eliminación de genes para defectos y enfermedades no están claramente evaluados. Nuevamente, como muchos temen, esto solo estará disponible para unos pocos elegidos.

Sin embargo, esto no es un recorte e inclusión de botones tan simple como imaginan aquellos que están familiarizados con CRISPR principalmente a partir de ilustraciones en la prensa. Muchas características humanas y la susceptibilidad a las enfermedades no están controladas por uno o dos genes. Las enfermedades van desde tener un gen, creando condiciones para muchos miles de opciones de riesgo, aumentando o disminuyendo la susceptibilidad a los factores ambientales. Sin embargo, aunque muchas enfermedades, como la depresión y la diabetes, son poligénicas, incluso la simple eliminación de genes individuales a menudo ayuda. Por ejemplo, Verve está desarrollando una terapia génica que reduce la prevalencia de enfermedades cardiovasculares, una de las principales causas de muerte en todo el mundo. ediciones relativamente pequeñas del genoma.

Para tareas complejas, y una de ellas base poligénica de la enfermedad, el uso de la inteligencia artificial se ha convertido recientemente en una receta. Se basa en compañías como la que comenzó a ofrecer a los padres una evaluación de riesgo poligénico. Además, los conjuntos de datos genómicos secuenciados son cada vez más grandes (algunos con más de un millón de genomas secuenciados), lo que aumentará la precisión de los modelos de aprendizaje automático con el tiempo.

red cerebral

En su libro, Miguel Nicolelis, uno de los pioneros de lo que ahora se conoce como “hackeo de cerebros”, llamó a la comunicación el futuro de la humanidad, la siguiente etapa en la evolución de nuestra especie. Realizó una investigación en la que conectó los cerebros de varias ratas utilizando sofisticados electrodos implantados conocidos como interfaces cerebro-cerebro.

Nicolelis y sus colegas describieron el logro como la primera "computadora orgánica" con cerebros vivos conectados entre sí como si fueran múltiples microprocesadores. Los animales de esta red han aprendido a sincronizar la actividad eléctrica de sus células nerviosas de la misma forma que lo hacen en cualquier cerebro individual. El cerebro conectado en red ha sido probado para cosas como su capacidad para distinguir entre dos patrones diferentes de estímulos eléctricos, y por lo general superan a los animales individuales. Si los cerebros interconectados de las ratas son "más inteligentes" que los de un solo animal, imagine las capacidades de una supercomputadora biológica interconectada por un cerebro humano. Tal red podría permitir que las personas trabajen a través de las barreras del idioma. Además, si los resultados del estudio con ratas son correctos, la conexión en red del cerebro humano podría mejorar el rendimiento, o eso parece.

Ha habido experimentos recientes, también mencionados en las páginas de MT, que involucraron la puesta en común de la actividad cerebral de una pequeña red de personas. Tres personas sentadas en diferentes habitaciones trabajaron juntas para orientar el bloque correctamente para que pudiera cerrar la brecha entre otros bloques en un videojuego tipo Tetris. Dos personas que actuaron como "emisores", con electroencefalógrafos (EEG) en sus cabezas que registraron la actividad eléctrica de sus cerebros, vieron la brecha y supieron si era necesario girar el bloque para que encajara. La tercera persona, que actuaba como "receptor", no conocía la solución correcta y tenía que confiar en las instrucciones enviadas directamente desde el cerebro de los emisores. Un total de cinco grupos de personas fueron probados con esta red, llamada "BrainNet" (7), y en promedio lograron más del 80% de precisión en la tarea.

7. Foto del experimento BrainNet

Para complicar más las cosas, los investigadores a veces añadían ruido a la señal enviada por uno de los emisores. Ante direcciones contradictorias o ambiguas, los destinatarios rápidamente aprendieron a identificar y seguir las instrucciones más precisas del remitente. Los investigadores señalan que este es el primer informe de que los cerebros de muchas personas han sido cableados de una manera completamente no invasiva. Argumentan que el número de personas cuyos cerebros pueden conectarse en red es prácticamente ilimitado. También sugieren que la transmisión de información utilizando métodos no invasivos se puede mejorar mediante imágenes de actividad cerebral simultáneas (fMRI), ya que esto aumenta potencialmente la cantidad de información que puede transmitir una emisora. Sin embargo, la fMRI no es un procedimiento fácil y complicará una tarea que ya es extremadamente difícil. Los investigadores también especulan que la señal podría dirigirse a áreas específicas del cerebro para activar la conciencia del contenido semántico específico en el cerebro del receptor.

Al mismo tiempo, las herramientas para una conectividad cerebral más invasiva y posiblemente más eficiente están evolucionando rápidamente. Элон Маск anunció recientemente el desarrollo de un implante BCI que contiene XNUMX electrodos para permitir una amplia comunicación entre las computadoras y las células nerviosas en el cerebro. (DARPA) ha desarrollado una interfaz neural implantable capaz de disparar simultáneamente un millón de células nerviosas. Aunque estos módulos BCI no fueron diseñados específicamente para interoperar cerebro-cerebrono es difícil imaginar que puedan ser utilizados para tales fines.

Además de lo anterior, existe otra comprensión del “biohacking”, que está de moda especialmente en Silicon Valley y consiste en varios tipos de procedimientos de bienestar con fundamentos científicos a veces dudosos. Entre ellos se encuentran varias dietas y técnicas de ejercicio, así como incl. transfusión de sangre joven, así como implantación de chips subcutáneos. En este caso, los ricos piensan en algo así como "hackear la muerte" o la vejez. Hasta el momento, no hay evidencia convincente de que los métodos que utilizan puedan extender significativamente la vida, sin mencionar la inmortalidad con la que algunos sueñan.