Биотехнологии

Среди наиболее удивительных вещей, о которых я узнал за пять лет работы в редакции «Хабра» — игра «Жизнь» Джона Конвея, представляющая собой эталонный клеточный автомат. В моём втором блоге @Sivchenko_translate где собраны технические переводы, я опубликовал в январе 2023 года статью «Игра «Жизнь» — как собрать произвольный шаблон всего из 15 глайдеров», в комментариях к которой среди прочих отметился и уважаемый Павел Гранковский @Pavgran впоследствии вышедший со мной на связь и посоветовавший почитать замечательную бесплатную книгу «Conway's Game of Life Mathematics and Construction».

В меру моего понимания этого клеточного автомата, такую систему вполне можно было бы воспроизвести in vivo при помощи генетических алгоритмов. Сегодня я хочу рассказать вам о разработке, которая очень приблизилась к этому идеалу – так называемых «ксеноботах». Это самовоспроизводящиеся многоклеточные биороботы, созданные в 2021 году на основе стволовых клеток лягушки. С ксеноботами связывают заманчивые перспективы развития наномедицины, а также существенные риски, которые могут возникнуть при неконтролируемой репликации таких единиц. Ранее ксеноботы упоминались на Хабре как в новостях, так и в лонгридах, например, в статье уважаемого @Dmytro_Kikot «Ксеноботы: живые нанороботы из клеток лягушки», вышедшей в корпоративном блоге «ua-hosting.company». А теперь пойдёмте под кат.

Более 15 человек на планете внедрили в мозг инвазивный чип: все они люди с серьезными ОВЗ. О технологиях гибких и жестких электродах, робособаках и будущем, к которому сделан первый шаг.

Ученые из университетов Пенсильвании и Мичигана создали самых маленьких в мире автономных и программируемых роботов. Размер около 200 микрометров — примерно вдвое больше ширины человеческого волоса.  Каждый робот способен воспринимать окружающую среду, «думать» и действовать независимо, без внешних указаний. Цель технологии – отслеживать состояние отдельных клеток в нашем организме, адресно доставлять лекарства или значительно улучшить разработку микроэлектроники.

Сильный ветер Санта-Ана уже дул на улице, когда я запустил на своём компьютере первую симуляцию червя. Я не хакер, но это было достаточно просто: открыть терминал, вставить несколько команд из GitHub, наблюдать, как символы каскадом падают по экрану. Прямо как в кино. Я просматривал проходящий код в поисках знакомых слов — нейрон, синапс — когда друг пришёл за мной, чтобы пойти поужинать. «Секунду, — крикнул я из своего кабинета. — Я тут запускаю червя на своём компьютере».

В корейском ресторане царила сумасшедшая атмосфера; ветер сгибал пальмы пополам и гонял тележки по парковке. Атмосфера казалась напряжённой и нереальной, как подкаст на двойной скорости. «Ты что, занимаешься киберпреступностью?» — спросил мой друг. Я попытался объяснить через шум: «Нет, не червь, как Stuxnet. Червь, как у Ричарда Скарри» [Ричард Скарри – известный американский иллюстратор детских книжек, одна из которых называется «Приключения обыкновенного червяка» / прим. перев.].

К тому времени, когда я вернулся домой, уже стемнело, и первые искры пожаров уже упали на Альтадену. На моём ноутбуке, в объёмном пиксельном поле, меня ждал червь. Заострённый с обоих концов, он парил в тумане частиц, жутко прямой и неподвижный. Конечно, он не был живым. Но всё равно он казался мне мертвее мёртвого. «Браво, — сказал Стивен Ларсон, когда я связался с ним позже тем же вечером. — Вы дошли до состояния „hello world“ в симуляции».

Когда выходят статьи/новости про новые соединения или революцию в медицине, то в комментариях часто встречается нарратив «невозможности». Это будет дорого, это будет недоступно людям, это потребует десятилетий… Буквально в январе 2025 года вышел материал про соединение, которое помогает терять жир, а не мышцы. И вот, в январе 2026 года этот препарат выходит на рынок. Таблетка для похудения по доступной цене!

Многие помнят как давно была на слуху такая проблема как озоновая дыра. Сколько было споров о реальности проблемы, о том как её решить, и что же вообще теперь делать. Как много было заявлений что это фейк, и проблема выдумана. А потом как-то всё затихло. Хотите с сегодняшнего дня посмотреть назад и разобраться, что же это такое было?

В материалах часто ссылаюсь на микробиом, как на эдакий универсальный нормализатор и точку приложения усилий для продления жизни. И, само собой, для повышения продуктивности. И вот тому очередной доказательство. Внутривенно введенная бактерия, взятая из микробиома рептилий, привела к подавлению раковых опухолей у мышей.

• Российские учёные вернули к жизни червей-зомби 24-тысячелетней давности

• Учёные создали гидрогелевые «микромашины», которые могут революционизировать медицину

• Археологи обнаружили свидетельства того, что неандертальцы пользовались огнём на территории Англии 400 000 лет назад

• Люди, использующие жесты в разговоре, кажутся более понятными и убедительными

• Мутации всего в одном гене могут вызывать психические заболевания, как показывают результаты знакового исследования

Что если я скажу вам, что ИИ уже способен создавать нечто, чего еще не существовало в природе? 

Принято считать, что ИИ не способен создать ничего принципиально нового, лишь комбинируя кусочки обучающей выборки. Для языковых моделей это утверждение часто справедливо, но если мы сместим фокус с текстов на молекулярную биологию, оно не будет стоить и ломаного гроша.

Пока интернет спорит, является ChatGPT поисковиком или зачатком AGI (вы только почитайте новости!), в биоинженерии происходит тихая революция, где ставки гораздо выше. «Галлюцинация» модели там — неработающее лекарство или развалившийся белок. Я объясню, как работает De Novo дизайн, чем «биологический промпт» отличается от текстового, и почему для создания нового лекарства* недостаточно просто «предсказать следующий токен». С современными возможностями даже трансформер способен на новые комбинации.

Нобелевскую премию вручают за самые передовые открытия — и, конечно, у них есть большой коммерческий потенциал. Право авторства и право на саму разработку — это несколько разные вещи, и возможность получить действительно высокую прибыль будет у тех, кто владеет патентами. Впрочем, это не единственный фактор, который определяет, кто сможет получить непосредственную выгоду от работ ученых-лауреатов в 2025 году. 

Мы незаметно преодолеваем рубеж, после которого редактирование человеческого генома, в том числе, зародышевой линии становится не только технически осуществимым, но и коммерчески интересным. Я не буду вдаваться в глубокую социально-расовую подоплёку этого процесса, предложу вам поговорить о той сфере, в которой без коррекции человека на уровне генома, по-видимому, не обойтись. Речь о долговременных пилотируемых космических экспедициях. Эволюция позволила нашему виду не только приспособиться к обитанию во всех климатических поясах Земли, но и в значительной степени изменить планету для нашего комфорта и безопасного обитания на ней. При этом все известные планеты практически непригодны для жизнедеятельности (лишь освоение Луны и Марса кажется осуществимым в отдалённой перспективе «вахтовым методом»). Как я рассказывал ранее в одной из статей, терраформирование сейчас можно рассматривать только как научную фантастику, а не как инженерный проект (правда, примерно через полгода на сайте Prokosmos вышла более оптимистичная статья о терраформировании Марса — также рекомендую её почитать). Будем исходить из того, что сейчас космоформировать космонавта гораздо реальнее, чем терраформировать его будущую среду обитания. Под катом — коротко о том, как осваивается этот научный фронтир. Мы поговорим прежде всего о потенциальном совершенствовании человека для долгосрочной экспедиции на Марс.

Благодаря рассекреченным документам общественность теперь хорошо осведомлена о неудачных попытках Центрального разведывательного управления (ЦРУ) в области контроля над сознанием в 1950-х и 1960-х годах. MKUltra — сверхсекретная и широкомасштабная программа экспериментов на людях — включала 149 подпроектов, в рамках которых тысячи ничего не подозревающих американцев становились подопытными, подвергались воздействию высоковольтных разрядов, радиоволн и психоделических препаратов в попытке разработать методы «промывания мозгов» для использования против противника – СССР.

Но люди были не единственными участниками MKUltra, не давшими на это согласия. Животные также играли главную роль в исследованиях, направленных на усиление шпионской деятельности во время холодной войны. Хирурги имплантировали микрофоны в уши кошек. Слону якобы вводили огромные дозы ЛСД. А в одном особенно жутком эксперименте учёные имплантировали электроды в мозг шести собак, пытаясь контролировать их движения и превратить их в дистанционно управляемых убийц.

Птичий грипп опасен тем, что ему нипочем режим «повышенной температуры». Естественная реакция нашего организма, которая помогает в большинстве случаев – бесполезна, и даже опасна. В первую очередь – для нас самих.

Жировую ткань можно использовать для восстановления костей. Учёные успешно использовали жировые клетки для восстановления позвоночника при компрессионных переломах. Это меняет подход к лечению переломов и повышает прочность костей при таких заболеваниях, как остеопороз.

Ученые совершили значительный прорыв в понимании того, как жировые клетки увеличиваются в размерах, вмещая в себя больше капель жира. Это открытие предлагает новый путь в борьбе с ожирением, а именно – в уменьшении количества жира, который наши клетки могут запасать.

Что если подключение к интернету станет таким же естественным, как зрение или слух? Мы привыкли к тому, что для выхода в сеть нам нужны внешние устройства — смартфоны и компьютеры. Но что, если следующий прорыв в коммуникациях произойдет не в кремнии, а в микробиологии?

В этой статье мы рассматриваем футурологическую концепцию появления новых сенсорных органов, выращиваемых прямо в теле человека и подключенных непосредственно к нервной системе. Мы посмотрим, как прогресс в генетике, белковом дизайне, ИИ, нейробиологии и нейроинтерфейсах постепенно формирует технологический фундамент для подобных возможностей. Уже сегодня расшифровка генома, таргетные вирусные векторы, инструменты редактирования ДНК, а также улучшенное понимание работы мозга приближают момент, когда создание «биологической антенны» перестанет быть фантастикой.

Когда я был преподом в универе в далеком 2015-том году, то вел также факультативный курс «психология трансгуманизма». На первой лекции приводил пример с секвенированием генома. А именно, что первая процедура секвенирования генома человека обошлась в 3 миллиарда долларов, без поправки на инфляцию, и длилась 13 лет. В 2015-том году секвенирование стоило 1-3 тысячи долларов, и занимало условно неделю. Сегодня искусственный интеллект ставит эту процедуру на поток. Сокращая сроки, цену и увеличивая объемы данных

Устройство успешно подслушивает нейронный обмен данными между мозгом и кишечником, углубляя наше понимание их внутренней взаимосвязи. Это проливает свет как на болезни кишечника, так и болезни разума. И, потенциально, создает лучшее понимание еще одной нервной системы, наравне с симпатической и парасимпатической.

Есть разные способы понять, что именно происходит в нашем мозге. Можно наблюдать за мозгом через сканы МРТ или посредством вскрытия. Можно выращивать органоиды – небольшие пласты нейронов, которые коммуницируют друг с другом. И даже использовать эти органоиды как процессор на биореакторе. Можно еще имитировать процессы мозга, используя вычислительные мощности и создавая 3D модели… Но можно ли вырастить мозг в лаборатории? Да, можно. Если использовать адекватные строительные леса.

В этой статье я предлагаю свой экспертный взгляд на будущее антропоморфной робототехники. Он основан на анализе технологических трендов, состояния инфраструктуры и тех потребностей рынка, которые зачастую остаются неочевидными. В том числе познакомлю со своими прикладными исследованиями в области изготовления искусственных мышечных волокон, для применения в "мягкой" робототехнике.