Piratage de la nature

La nature elle-même peut nous apprendre à pirater la nature, comme les abeilles, dont Mark Mescher et Consuelo De Moraes de l'ETH à Zurich ont noté qu'ils grignotaient habilement les feuilles pour "encourager" les plantes à fleurir.

Fait intéressant, les tentatives de reproduction de ces traitements contre les insectes avec nos méthodes ont été infructueuses, et les scientifiques se demandent maintenant si le secret des dégâts efficaces des insectes sur les feuilles réside dans le schéma unique qu'ils utilisent, ou peut-être dans l'introduction de certaines substances par les abeilles. Sur les autres champs de biohacking cependant, nous faisons mieux.

Par exemple, des ingénieurs ont récemment découvert comment transformer les épinards en systèmes sensoriels environnementauxqui peut vous alerter de la présence d'explosifs. En 2016, l'ingénieur chimiste Ming Hao Wong et son équipe du MIT ont transplanté des nanotubes de carbone dans des feuilles d'épinard. Traces d'explosifsque la plante a absorbé par l'air ou les eaux souterraines, a fait des nanotubes émettre un signal fluorescent. Pour capter un tel signal de l'usine, une petite caméra infrarouge a été pointée vers la feuille et attachée à une puce Raspberry Pi. Lorsque la caméra détecte un signal, elle déclenche une alerte par e-mail. Après avoir développé des nanocapteurs dans les épinards, Wong a commencé à développer d'autres applications pour la technologie, en particulier dans l'agriculture pour avertir de la sécheresse ou des ravageurs.

le phénomène de bioluminescence, par exemple. dans les calmars, méduses et autres créatures marines. La designer française Sandra Rey présente la bioluminescence comme un mode d'éclairage naturel, c'est-à-dire la création de lanternes "vivantes" qui émettent de la lumière sans électricité (2). Ray est le fondateur et PDG de Glowee, une société d'éclairage bioluminescent. Il prédit qu'un jour ils pourront remplacer l'éclairage public électrique conventionnel.

2. Visualisation de l'éclairage Glowee

Pour la production de lumière, les techniciens de Glowee font intervenir gène de bioluminescence obtenu à partir de seiches hawaïennes en bactéries E. coli, puis ils cultivent ces bactéries. En programmant l'ADN, les ingénieurs peuvent contrôler la couleur de la lumière lorsqu'elle s'éteint et s'allume, ainsi que de nombreuses autres modifications. Ces bactéries ont évidemment besoin d'être soignées et nourries pour rester vivantes et radieuses, c'est pourquoi l'entreprise s'efforce de garder la lumière allumée plus longtemps. Pour le moment, dit Rei de Wired, ils ont un système qui fonctionne depuis six jours. La durée de vie actuellement limitée des luminaires signifie qu'ils conviennent pour le moment principalement aux événements ou aux festivals.

Animaux de compagnie avec sac à dos électronique

Vous pouvez observer les insectes et essayer de les imiter. Vous pouvez également essayer de les "pirater" et de les utiliser comme… drones miniatures. Les bourdons sont équipés de "sacs à dos" avec des capteurs, comme ceux qu'utilisent les agriculteurs pour surveiller leurs champs (3). Le problème avec les microdrones, c'est la puissance. Il n'y a pas un tel problème avec les insectes. Ils volent inlassablement. Les ingénieurs ont chargé leurs "bagages" de capteurs, de mémoire pour le stockage des données, de récepteurs pour le suivi de la localisation et de batteries pour alimenter l'électronique (c'est-à-dire de capacité beaucoup plus petite) - le tout pesant 102 milligrammes. Pendant que les insectes vaquent à leurs activités quotidiennes, des capteurs mesurent la température et l'humidité, et leur position est suivie à l'aide d'un signal radio. Après retour à la ruche, les données sont téléchargées et la batterie est chargée sans fil. L'équipe de scientifiques appelle leur technologie Living IoT.

3. Live IoT, qui est un bourdon avec un système électronique sur le dos

Zoologiste à l'Institut Max Planck d'ornithologie. Martin Wickelski a décidé de tester la croyance populaire selon laquelle les animaux ont une capacité innée à détecter les catastrophes imminentes. Wikelski dirige le projet international de détection des animaux, ICARUS. L'auteur de la conception et de la recherche a acquis une notoriété lorsqu'il a attaché Balises GPS animaux (4), grands et petits, afin d'étudier l'influence des phénomènes sur leur comportement. Les scientifiques ont montré, entre autres, qu'une présence accrue de cigognes blanches peut être révélatrice d'infestations de criquets pèlerins, et que l'emplacement et la température corporelle des canards colverts peuvent être révélateurs de la propagation de la grippe aviaire chez les humains.

4. Martin Wikelski et la cigogne émettrice

Maintenant, Wikelski utilise des chèvres pour découvrir s'il y a quelque chose dans les anciennes théories que les animaux "savent" sur les tremblements de terre et les éruptions volcaniques imminents. Immédiatement après le tremblement de terre massif de Norcia en 2016 en Italie, Wikelski a attaché le bétail près de l'épicentre pour voir s'il se comportait différemment avant les chocs. Chaque collier contenait à la fois Dispositif de repérage GPScomme un accéléromètre.

Il a expliqué plus tard qu'avec une telle surveillance 2 heures sur 18, on pouvait déterminer un comportement "normal" et ensuite rechercher des anomalies. Wikelski et son équipe ont noté que les animaux avaient augmenté leur accélération dans les heures qui ont précédé le tremblement de terre. Il a observé des "périodes d'alerte" de XNUMX à XNUMX heures, selon la distance de l'épicentre. Wikelski dépose un brevet pour un système d'alerte aux catastrophes basé sur le comportement collectif des animaux par rapport à une ligne de base.

Améliorer l'efficacité de la photosynthèse

La terre vit parce qu'elle plante partout dans le monde libérer de l'oxygène en tant que sous-produit de la photosynthèseet certains d'entre eux deviennent des aliments nutritifs supplémentaires. Cependant, la photosynthèse est imparfaite, malgré plusieurs millions d'années d'évolution. Des chercheurs de l'Université de l'Illinois ont commencé à travailler sur la correction des défauts de la photosynthèse, qui, selon eux, pourraient augmenter les rendements des cultures jusqu'à 40 %.

Ils se sont concentrés sur un processus appelé photorespirationqui n'est pas tant une partie de la photosynthèse que sa conséquence. Comme de nombreux processus biologiques, la photosynthèse ne fonctionne pas toujours parfaitement. Au cours de la photosynthèse, les plantes absorbent de l'eau et du dioxyde de carbone et les transforment en sucres (nourriture) et en oxygène. Les plantes n'ont pas besoin d'oxygène, il est donc éliminé.

Les chercheurs ont isolé une enzyme appelée ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygénase (RuBisCO). Ce complexe protéique lie une molécule de dioxyde de carbone au ribulose-1,5-bisphosphate (RuBisCO). Au fil des siècles, l'atmosphère terrestre est devenue plus oxydée, ce qui signifie que RuBisCO doit faire face à davantage de molécules d'oxygène mélangées à du dioxyde de carbone. Dans un cas sur quatre, RuBisCO capture par erreur une molécule d'oxygène, ce qui affecte les performances.

En raison de l'imperfection de ce processus, les plantes se retrouvent avec des sous-produits toxiques tels que le glycolate et l'ammoniac. Le traitement de ces composés (par photorespiration) nécessite de l'énergie, qui s'ajoute aux pertes résultant de l'inefficacité de la photosynthèse. Les auteurs de l'étude notent que le riz, le blé et le soja sont déficients à cause de cela, et RuBisCO devient encore moins précis à mesure que la température augmente. Cela signifie qu'à mesure que le réchauffement climatique s'intensifie, il peut y avoir une réduction des approvisionnements alimentaires.

Cette solution fait partie d'un programme appelé (RIPE) et consiste à introduire de nouveaux gènes qui rendent la photorespiration plus rapide et plus économe en énergie. L'équipe a développé trois voies alternatives utilisant les nouvelles séquences génétiques. Ces voies ont été optimisées pour 1700 espèces végétales différentes. Pendant deux ans, les scientifiques ont testé ces séquences à l'aide de tabac modifié. C'est une plante commune en science car son génome est exceptionnellement bien compris. Suite voies efficaces pour la photorespiration permettent aux plantes d'économiser une quantité importante d'énergie qui peut être utilisée pour leur croissance. L'étape suivante consiste à introduire des gènes dans des cultures vivrières telles que le soja, les haricots, le riz et les tomates.

Cellules sanguines artificielles et coupures de gènes

Piratage de la nature cela conduit finalement à l'homme lui-même. L'année dernière, des scientifiques japonais ont annoncé qu'ils avaient développé un sang artificiel pouvant être utilisé sur n'importe quel patient, quel que soit son groupe sanguin, qui a plusieurs applications réelles en médecine traumatologique. Récemment, les scientifiques ont fait une percée encore plus importante en créant des globules rouges synthétiques (5). Celles-ci cellules sanguines artificielles ils présentent non seulement les propriétés de leurs homologues naturels, mais ont également des capacités améliorées. Une équipe de l'Université du Nouveau-Mexique, du Sandia National Laboratory et de l'Université polytechnique de Chine du Sud a créé des globules rouges qui peuvent non seulement transporter de l'oxygène vers diverses parties du corps, mais aussi délivrer des médicaments, détecter des toxines et effectuer d'autres tâches. .

5. Cellule sanguine synthétique

Le processus de création de cellules sanguines artificielles il a été initié par des cellules naturelles qui ont d'abord été recouvertes d'une fine couche de silice puis de couches de polymères positifs et négatifs. La silice est ensuite mordancée et enfin la surface est recouverte de membranes érythrocytaires naturelles. Cela a conduit à la création d'érythrocytes artificiels, ayant des protéines de taille, de forme, de charge et de surface similaires aux vraies.

De plus, les chercheurs ont démontré la flexibilité des cellules sanguines nouvellement formées en les poussant à travers de minuscules interstices dans les capillaires modèles. Enfin, lors de tests sur des souris, aucun effet secondaire toxique n'a été constaté même après 48 heures de circulation. Les tests ont chargé ces cellules d'hémoglobine, de médicaments anticancéreux, de capteurs de toxicité ou de nanoparticules magnétiques pour montrer qu'elles pouvaient transporter différents types de charges. Les cellules artificielles peuvent également servir d'appâts pour les agents pathogènes.

Piratage de la nature cela conduit finalement à l'idée de correction génétique, de fixation et d'ingénierie des humains, et à l'ouverture d'interfaces cérébrales pour une communication directe entre les cerveaux.

Actuellement, il y a beaucoup d'anxiété et d'inquiétude quant à la perspective d'une modification génétique humaine. Les arguments en faveur sont également solides, comme le fait que les techniques de manipulation génétique peuvent aider à éliminer la maladie. Ils peuvent éliminer de nombreuses formes de douleur et d'anxiété. Ils peuvent augmenter l'intelligence et la longévité des gens. Certaines personnes vont jusqu'à dire qu'elles peuvent changer l'échelle du bonheur humain et de la productivité de plusieurs ordres de grandeur.

génie génétiquesi ses conséquences attendues étaient prises au sérieux, elle pourrait être considérée comme un événement historique, à l'égal de l'explosion cambrienne, qui modifia le rythme de l'évolution. Lorsque la plupart des gens pensent à l'évolution, ils pensent à l'évolution biologique par sélection naturelle, mais il s'avère que d'autres formes de celle-ci peuvent être imaginées.

À partir des années XNUMX, les gens ont commencé à modifier l'ADN des plantes et des animaux (voir également: ), création Nourriture génétiquement modifiéeetc. Actuellement, un demi-million d'enfants naissent chaque année grâce à la FIV. De plus en plus, ces processus incluent également le séquençage des embryons pour dépister les maladies et la détermination de l'embryon le plus viable (une forme de génie génétique, bien que sans modifications actives réelles du génome).

Avec l'avènement de CRISPR et de technologies similaires (6), nous avons assisté à un boom de la recherche visant à apporter de réels changements à l'ADN. En 2018, He Jiankui a créé les premiers enfants génétiquement modifiés en Chine, pour lesquels il a été envoyé en prison. Cette question fait actuellement l'objet d'un débat éthique féroce. En 2017, la National Academy of Sciences et la National Academy of Medicine des États-Unis ont approuvé le concept d'édition du génome humain, mais seulement "après avoir trouvé des réponses aux questions de sécurité et de performance" et "uniquement dans le cas de maladies graves et sous étroite surveillance". "

Le point de vue des "bébés sur mesure", c'est-à-dire concevoir des personnes en choisissant les traits qu'un enfant devrait avoir pour naître, suscite la controverse. Ceci n'est pas souhaitable car on pense que seuls les riches et les privilégiés auront accès à de telles méthodes. Même si une telle conception est techniquement impossible pendant longtemps, elle sera même manipulation génétique concernant la suppression des gènes pour les défauts et les maladies ne sont pas clairement évalués. Encore une fois, comme beaucoup le craignent, cela ne sera disponible que pour quelques privilégiés.

Cependant, il ne s'agit pas d'une découpe et d'une inclusion de boutons aussi simples que ceux qui connaissent CRISPR principalement à partir d'illustrations dans la presse l'imaginent. De nombreuses caractéristiques humaines et la susceptibilité aux maladies ne sont pas contrôlées par un ou deux gènes. Les maladies vont de avoir un gène, créant des conditions pour plusieurs milliers d'options de risque, augmentant ou diminuant la sensibilité aux facteurs environnementaux. Cependant, alors que de nombreuses maladies, telles que la dépression et le diabète, sont polygéniques, même la simple suppression de gènes individuels aide souvent. Par exemple, Verve développe une thérapie génique qui réduit la prévalence des maladies cardiovasculaires, l'une des principales causes de décès dans le monde. éditions relativement petites du génome.

Pour les tâches complexes, et l'une d'elles base polygénique de la maladie, l'utilisation de l'intelligence artificielle est récemment devenue une recette. Il est basé sur des entreprises comme celle qui a commencé à proposer aux parents une évaluation des risques polygéniques. De plus, les ensembles de données génomiques séquencées deviennent de plus en plus grands (certains avec plus d'un million de génomes séquencés), ce qui augmentera la précision des modèles d'apprentissage automatique au fil du temps.

réseau cérébral

Dans son livre, Miguel Nicolelis, l'un des pionniers de ce qu'on appelle aujourd'hui le "brain hacking", a qualifié la communication d'avenir de l'humanité, la prochaine étape de l'évolution de notre espèce. Il a mené des recherches dans lesquelles il a connecté les cerveaux de plusieurs rats à l'aide d'électrodes implantées sophistiquées appelées interfaces cerveau-cerveau.

Nicolelis et ses collègues ont décrit la réalisation comme le premier "ordinateur organique" avec des cerveaux vivants reliés entre eux comme s'il s'agissait de plusieurs microprocesseurs. Les animaux de ce réseau ont appris à synchroniser l'activité électrique de leurs cellules nerveuses de la même manière qu'ils le font dans n'importe quel cerveau individuel. Le cerveau en réseau a été testé pour des choses comme sa capacité à faire la distinction entre deux modèles différents de stimuli électriques, et ils surpassent généralement les animaux individuels. Si les cerveaux interconnectés des rats sont "plus intelligents" que ceux de n'importe quel animal, imaginez les capacités d'un supercalculateur biologique interconnecté par un cerveau humain. Un tel réseau pourrait permettre aux gens de travailler au-delà des barrières linguistiques. De plus, si les résultats de l'étude sur les rats sont corrects, la mise en réseau du cerveau humain pourrait améliorer les performances, semble-t-il.

Il y a eu des expériences récentes, également mentionnées dans les pages de MT, qui consistaient à mettre en commun l'activité cérébrale d'un petit réseau de personnes. Trois personnes assises dans des pièces différentes ont travaillé ensemble pour orienter correctement le bloc afin qu'il puisse combler l'écart entre les autres blocs dans un jeu vidéo de type Tetris. Deux personnes qui agissaient comme des "expéditeurs", avec des électroencéphalographes (EEG) sur la tête qui enregistraient l'activité électrique de leur cerveau, ont vu l'écart et ont su si le bloc devait être tourné pour s'adapter. La troisième personne, agissant en tant que "récepteur", ne connaissait pas la bonne solution et devait se fier aux instructions envoyées directement par le cerveau des expéditeurs. Au total, cinq groupes de personnes ont été testés avec ce réseau, appelé "BrainNet" (7), et en moyenne, ils ont atteint plus de 80 % de précision sur la tâche.

7. Photo de l'expérience BrainNet

Pour compliquer les choses, les chercheurs ont parfois ajouté du bruit au signal envoyé par l'un des émetteurs. Confrontés à des instructions contradictoires ou ambiguës, les destinataires ont rapidement appris à identifier et à suivre les instructions plus précises de l'expéditeur. Les chercheurs notent qu'il s'agit du premier rapport indiquant que le cerveau de nombreuses personnes a été câblé de manière totalement non invasive. Ils soutiennent que le nombre de personnes dont les cerveaux peuvent être mis en réseau est pratiquement illimité. Ils suggèrent également que la transmission d'informations à l'aide de méthodes non invasives peut être améliorée par l'imagerie simultanée de l'activité cérébrale (IRMf), car cela augmente potentiellement la quantité d'informations qu'un diffuseur peut transmettre. Cependant, l'IRMf n'est pas une procédure facile et compliquera une tâche déjà extrêmement difficile. Les chercheurs spéculent également que le signal pourrait être ciblé sur des zones spécifiques du cerveau pour déclencher la prise de conscience d'un contenu sémantique spécifique dans le cerveau du destinataire.

Dans le même temps, les outils pour une connectivité cérébrale plus invasive et peut-être plus efficace évoluent rapidement. Masque de l'ego a récemment annoncé le développement d'un implant BCI contenant XNUMX électrodes pour permettre une large communication entre les ordinateurs et les cellules nerveuses du cerveau. (DARPA) a développé une interface neurale implantable capable de déclencher simultanément un million de cellules nerveuses. Bien que ces modules BCI n'aient pas été spécifiquement conçus pour interagir cerveau-cerveauil n'est pas difficile d'imaginer qu'ils peuvent être utilisés à de telles fins.

En plus de ce qui précède, il existe une autre compréhension du « biohacking », qui est à la mode notamment dans la Silicon Valley et consiste en divers types de procédures de bien-être aux fondements scientifiques parfois douteux. Parmi eux se trouvent divers régimes et techniques d'exercice, ainsi que incl. transfusion de sang jeune, ainsi que l'implantation de puces sous-cutanées. Dans ce cas, les riches pensent à quelque chose comme "pirater la mort" ou la vieillesse. Jusqu'à présent, il n'y a aucune preuve convaincante que les méthodes qu'ils utilisent puissent prolonger significativement la vie, sans parler de l'immortalité dont certains rêvent.