Сегодня 26 июля 2026
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Теги → биотехнологии
Быстрый переход

Инженеры в США создали ныряющую робоптицу для исследований океана

Инженеры Массачусетского технологического института (MIT) и Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) создали лёгкого робота, способного летать, плавать под водой и самостоятельно взлетать с водной поверхности. По заявлению разработчиков, это первая подобная платформа, которая может стать прототипом небольших исследовательских дронов и даже новых воздушных аппаратов.

 Источник изображений: MIT

Источник изображений: MIT

Разработка получила название FAAV (flapping-wing aerial-aquatic vehicle) — по-русски воздушно-водный аппарат с машущими крыльями. Это дрон массой менее 300 г, который копирует способ передвижения тупиков, буревестников и других ныряющих птиц, использующих крылья не только для полёта, но и для движения под водой. Результаты работы опубликованы в журнале Science и даже проиллюстрированы на обложке выпуска.

Робоптица FAAV состоит из герметичного фюзеляжа, двух гибких крыльев и управляемого хвоста. В корпусе размещены аккумулятор и электродвигатель, вращающий кривошипный механизм, который заставляет крылья двигаться вверх и вниз с заданной частотой. Крылья изготовлены из тонких мембран с гидрофобным нанопокрытием, ускоряющим удаление воды с их поверхности, а изменение угла хвоста позволяет направлять аппарат вверх или вниз. Поворачивать в стороны первый прототип не умеет. Исследователи испытали три комплекта крыльев размахом 60, 80 и 100 см сначала в бассейне лаборатории, а затем в Женевском озере.

Наиболее устойчивую работу одновременно в воздухе и воде обеспечили крылья среднего размера — размахом 80 см. Их гибкость позволяла уменьшать амплитуду движения в плотной водной среде, но сохраняла достаточную жёсткость для создания подъёмной силы в воздухе. При частоте около пяти взмахов в секунду робот развивал под водой скорость почти 1 м/с, а после выхода из воды разгонялся в воздухе примерно до 6 м/с.

Для успешного взлёта аппарат направляли к поверхности под углом около 70°: меньший угол мешал чистому отрыву, а при большем робот мог опрокинуться назад. В отличие от многих водоплавающих птиц, которые при взлёте дополнительно отталкиваются лапами, FAAV выходит из воды исключительно за счёт крыльев и хвоста, превосходя в этом отношении живых пернатых.

Важным результатом проделанной работы является демонстрация возможности обеспечить передвижение в двух средах за счёт одного двигателя, хотя вода примерно в тысячу раз плотнее воздуха. В дальнейшем инженеры намерены снабдить крылья механизмом изменения направления тяги, испытать аппарат при волнении и сильном ветре и адаптировать его для океанографических исследований. Подобные роботы смогут быстро долетать до айсбергов, портовых сооружений или групп морских животных, погружаться для отбора проб и проведения измерений, а затем возвращаться с данными на берег или исследовательское судно. Океанографам и биологам это сэкономит время и средства, обещая упростить полевую работу.

Учёные создали кремниевый ДНК-принтер — для медицины, исследований и хранения данных

Группа исследователей из Гарварда (Harvard) превратила кремниевый полупроводниковый чип в миниатюрную установку для параллельного синтеза множества молекул ДНК. Обычно такие платформы синтезировали не более дюжины последовательностей одновременно. Но наибольший прорыв произошёл с точки зрения экологической чистоты процесса, что важно для масштабирования технологии хранения данных в ДНК.

 Источник изображения: ИИ-генерация ChatGPT/3DNews

Источник изображения: ИИ-генерация ChatGPT/3DNews

Современное промышленное производство синтетической ДНК давно опирается на фосфорамидитный процесс: он хорошо масштабируется и позволяет создавать миллионы последовательностей параллельно, но требует чрезвычайно вредных органических растворителей и специализированного оборудования. Ферментативный синтез, который продвигает группа из Гарварда, ближе к тому, как ДНК собирается в живых клетках: реакции идут в воде, что безвредно для окружающей среды, и потенциально совместимы с компактными настольными или даже портативными ДНК-синтезаторами.

Параллельная сборка множества последовательностей ДНК на таких настольных или портативных системах долгое время оставалась их слабым местом. Как правило, они могли одновременно собирать около 12 последовательностей ДНК, что не годится для массового производства, тогда как гарвардский чип довёл этот показатель до 64 последовательностей длиной до 39 нуклеотидов каждая.

В процессе работы чип управляет не самим ферментом напрямую, а регулирует локальную кислотность среды на участке синтеза. При синтезе ДНК каждый новый нуклеотид временно блокируется защитной группой молекул, чтобы цепочка не росла неконтролируемым образом. Перед добавлением следующего нуклеотида эту группу нужно убрать — провести так называемое деблокирование. Для этого необходимо резко повысить кислотность в районе участка синтеза, но при этом важно не повлиять на кислотность в других зонах, чтобы не помешать им синтезировать ДНК в собственном режиме.

Для создания локальных зон с регулируемой кислотностью учёные создали на поверхности чипа 64 площадки для синтеза, каждая с двумя концентрическими кольцевыми электродами вокруг закреплённых молекул ДНК. Внутренний электрод при подаче тока генерирует протоны, и это локально повышает кислотность раствора, что запускает процесс снятия защитной группы, а внешний электрод «поглощает» распространяющиеся протоны, удерживая область повышенной кислотности в пределах выбранной площадки. Таким образом можно циклически и независимо наращивать разные ДНК-цепочки на одном кристалле.

Интересно, что базовая электроника чипа выросла из другой задачи: ранее платформу разрабатывали для внутриклеточной регистрации активности больших массивов нейронов, где требовались точные и дозированные величины тока. После переделки поверхности та же способность к точному управлению током оказалась полезной для пространственного контроля pH раствора при синтезе ДНК. Более того, в качестве демонстрации исследователи записали в 64 синтезированные последовательности текст объёмом 169 байт, указав на возможное применение технологии для ДНК-хранилищ данных.

Дальше вопрос упирается в масштабирование технологии, но этому мешают не техпроцессы обработки кремниевых чипов, а базовая химия реакций синтеза ДНК. Однако шаг в нужном направлении уже сделан. Осталось пройти этот путь до конца.

Китайские биологи первыми в мире заставили искусственные эмбрионы вырастить собственные органы

Китайские учёные из Института зоологии Китайской академии наук сообщили о создании первой лабораторной модели человеческого зародышевого диска, которая не просто имитирует раннее развитие, а формирует базовые клетки будущих органов. Фактически это прорыв в сфере трансплантационной медицины, который со временем приведёт к возможности выращивать под заказ человеческие органы, необходимые для пересадки.

 Источник изображения: ИИ-генерация ChatGPT/3DNews

Источник изображения: ИИ-генерация ChatGPT/3DNews

Принятая в медицинской среде этика запрещает культивирование человеческих зародышей старше 14 дней. Между тем именно на третьей неделе плод начинает превращаться из двумерной клеточной структуры в объёмное тело с началом формирования базовых клеток для последующего превращения их в полноценные органы. Этот этап называется гаструляция.

Проблема ранее используемых моделей зародышей заключалась в том, что лежащие в их основе стволовые клетки могли превращаться в отдельные типы клеток, но не воспроизводили первичную полоску — структуру, благодаря которой клетки начинали направленную миграцию и переход к формированию тела. В результате развитие в культуре обычно происходило случайным образом и было плохо управляемым.

В новой работе учёные использовали подход пространственной биологии: исследователи опирались на карты раннего эмбрионального развития и с помощью специального приспособления размещали разные типы клеток в строго заданных позициях. Фактически они вручную воспроизводили геометрию, которая позволяла правильным образом воссоздать взаимодействие эмбриональных и внеэмбриональных тканей и, следовательно, могла запустить организованную миграцию клеток по поверхности диска. Данная методика позволила более чем 80 % созданных моделей успешно воспроизвести ключевые процессы раннего развития зародыша, включая появление структур, похожих на первичную полоску.

За семь дней культивирования модельные зародыши сформировали нервную трубку, примитивную кишку с предшественниками лёгких, печени и поджелудочной железы, а также зачаточную сердечную камеру, способную к самостоятельным ритмичным сокращениям. Одноклеточный анализ показал, что клеточный состав таких моделей близок к человеческому эмбриону примерно на 21-й день развития. До выращивания полноценных органов для трансплантации ещё далеко, но работа создаёт платформу для контролируемого получения предшественников органов, изучения врождённых нарушений развития и разработки будущих технологий регенеративной медицины.

Учёные создали беспроводной нейростимулятор размером с рисовое зёрнышко — он легко вводится и подавляет боль

Исследователи из Абу Даби (Abu Dhabi) разработали крошечное беспроводное устройство размером примерно с рисовое зёрнышко. Его можно ввести в организм обычной иглой, чтобы разместить рядом с нужным нервом. Управляемая электрическая стимуляция нерва позволяет без хирургии и таблеток подавить болевые ощущения, делая это проще и безопаснее для пациента.

 Источник изображения: NYU Abu Dhabi

Источник изображения: NYU Abu Dhabi

Разработка создавалась с целью сделать управление нервной системой менее травмирующим для людей. Сегодня для лечения хронической боли ряда расстройств здоровья и других неврологических состояний часто используются хирургически устанавливаемые импланты, требующие ввода электродов, проводов и источники питания. Новый вариант может занять промежуточное место между чисто медикаментозным способом и классическими имплантами: точность попадания в цель остаётся такой же высокой, а вмешательства становится меньше.

Устройство можно отслеживать стандартной медицинской визуализацией — например, УЗИ и КТ, что важно для точного размещения и контроля после введения. В лабораторных и доклинических испытаниях оно показало стабильную работу в условиях, близких к реальным, и смогло строго программируемым образом активировать нервы в живом организме. Исследование проводилось на животных, что потребует дополнительных проверок до применения на людях.

Учёные из MIT на коленке освоили 3D-печать для бигфармы и биотеха

Сегодня мало кого удивишь 3D-печатью, но есть в ней ряд областей, для которых необходима запредельная точность печати. Принтеры для таких задач — это штучные изделия, компоненты для которых, например, сопла, производятся в чистых комнатах полупроводниковых заводов. Цена вопроса соответствует и не радует. Это мешает широкому внедрению наиболее технологичных решений, с чем решили разобраться учёные из MIT.

 Источник изображения: ИИ-генерация ChatGPT/3DNews

Источник изображения: ИИ-генерация ChatGPT/3DNews

В своей работе исследователи использовали фотополимерный принтер ценой всего $13 тыс., что для фармацевтических проектов как пыль под ногами. «Мои парни кока-колы в год на миллион долларов выпивают», — как говорил один бухгалтер из компании игроделов. В бигфарме примерно так же, разве что пьют другие напитки. На этой недорогой платформе команда из Массачусетса смогла напечатать сопла для 3D-принтера уровня «чипов», а то и лучше!

Более того, разработанные и напечатанные в фотополимерной смоле трёхосевые микросопла получили возможность настраивать интенсивность подачи и размера капель. Это обеспечило основу для многослойной печати моделей, в данном случае — многокомпонентных химических соединений, жидкие слои которых не смешивались, но чередовались настраиваемым образом. После затвердевания они превращались в многослойные микрочастицы.

Экспериментальное сопло, созданное условно «на коленке», представляло собой массив из 16 сопел на площади около 1 см2. Внутри массива была реализована сложная сеть трёхмерных микроканалов, равномерно подводящих жидкости к каждому соплу. Весь процесс изготовления занял несколько часов, что намного эффективнее и дешевле, чем привлекать ресурсы чистой комнаты.

В команде считают, что предложенное решение обеспечит базу для массового производства микрочастиц с программируемой структурой. Например, можно создать лекарственную микрочастицу, где внешний слой постепенно разрушается в желудке, второй регулирует скорость высвобождения, а ядро доставляет действующее вещество в нужный участок кишечника. Аналогично такие частицы могут применяться в биосенсорах, искусственных клетках для регенерации тканей и самовосстанавливающихся материалах.

Важность работы в том, что 3D-печать позволяет создавать геометрию сопел и не только, которую трудно или невозможно получить в случае классического производства в условиях чистой комнаты. Это сделает свехточную 3D-печать доступной гораздо большему числу лабораторий и производителей. Если метод удастся масштабировать, он может ускорить выпуск сложных лекарственных форм, функциональных микрочастиц и материалов, способных самостоятельно восстанавливать повреждения.

Учёные создали робота-медузу без батареи — он плавает быстрее всех аналогов и сможет лечить людей изнутри

Устройство, получившее название Jellyfish Magnetic Soft Robot (J-MSR), использует метод движения реальных медуз путём скоординированного сокращения и расслабления оболочки. Вместо бортового источника питания применено управление извне с помощью магнитных полей, что позволяет роботу оставаться лёгким и гибким. J-MSR может двигаться в жидкой среде с рекордной скоростью, выполняя сложные биомедицинские задачи.

 Иллюстративное изображение / Источник изображения: interestingengineering.com

Иллюстративное изображение / Источник изображения: interestingengineering.com

Разработчики смоделировали систему с помощью полностью связанной магнитно-жидкостно-твердотельной симуляции. Это позволило точно настроить множество параметров, включая плотность магнитного потока и фазы движения. Цель заключалась в уменьшении сопротивления и увеличении тяги. Использовалась асимметричная модель, подобная движению естественных медуз, где фаза сокращения происходит быстрее, чем фаза восстановления. Этот дисбаланс помогает отталкивать больше жидкости назад, сохраняя при этом стабильность во время фаз скольжения, что повышает общую эффективность.

«Живые медузы плавают, создавая как пространственную, так и временную асимметрию — их фаза сокращения происходит быстрее и охватывает большую площадь, чем фаза восстановления», — объяснил ведущий исследователь профессор Цюаньлян Цао (Quanliang Cao). — Мы имитировали эту стратегию, используя асимметричную трапециевидную форму магнитного поля, но вышли за рамки простой эмуляции. Мы систематически оптимизировали шесть параметров формы волны, включая положительную и отрицательную плотность магнитного потока и длительность фаз предварительной нагрузки, сокращения, скольжения и восстановления».

 Источник изображения: magnific.com

Источник изображения: magnific.com

Благодаря оптимизированным формам волн робот достиг скорости плавания 14,85 длины тела в секунду, несмотря на отрицательную плавучесть. Это заметное достижение по сравнению с более ранними подобными роботами, максимальная скорость которых не превышала 10 длин тела в секунду. Исследователи говорят, что такое улучшение достигается за счёт сочетания быстрого сокращения и тщательно настроенной фазы скольжения, которая снижает сопротивление.

В ходе испытаний на модели желудка свиньи J-MSR продемонстрировал способность переключаться между несколькими режимами движения для преодоления препятствий. Регулируя внутренние схемы намагничивания и используя трёхкоординатную систему катушек Гельмгольца, робот может двигаться под углами от 0° до 122°, перекатываться, подниматься по склонам и перемещаться по узким или изогнутым траекториям.

Исследователи продемонстрировали беспроводное питание и функциональную активацию с использованием двухчастотных магнитных полей. Низкочастотные поля управляли движением, а высокочастотные обеспечивали работу бортовых функций, таких как нагрев или генерация сигналов.

Робот имеет центральную полость диаметром 10 мм для размещения полезной нагрузки, такой как датчики или медицинские инструменты. В ходе демонстраций он переносил светодиоды, беспроводные катушки и микроиглы без потери эффективности движения. Система с переменной плотностью обеспечила роботу способность временно надуваться и изменять плавучесть за счёт испарения низкокипящей жидкости. Это позволило ему захватывать объекты, а затем подниматься вместе с ними.

В биомедицинских тестах микроигла, прикреплённая к роботу, обеспечила точность наведения 4,4 ± 1,85 мм в модели желудка. Система также работала с капсульным эндоскопом, наклоняясь до 21,8° для получения нескольких углов обзора внутри желудочной среды. Дальнейшая разработка будет сосредоточена на полностью трёхмерном управлении, оптимизации на основе машинного обучения и автономной навигации с обратной связью для медицинского применения.

Исследование показало, как мягкая робототехника может объединить гидродинамику, магнитное управление и биомедицинские функции в единую платформу без бортового источника питания. «Мы считаем, что эта платформа откроет новые возможности для малоинвазивной диагностики и лечения, от осмотра желудка до адресной доставки лекарств, и все это без бортового питания или привязки», — заключил профессор Цао.

Статья «Сверхбыстрые и универсальные магнитные мягкие роботы, вдохновлённые медузами, для биомедицинских применений» была опубликована в журнале Cyborg and Bionic Systems.

Биологический ИИ оказался обоюдоострым: он создаёт и яды, и антидоты — и не ясно, что опаснее

Универсальные ИИ-чат-боты и специализированные ИИ-модели для биологии облегчают проектирование токсинов, вирусов и пандемических патогенов, а с ними и нового биооружия. Серьёзность угрозы подтверждают опрошенные журналом Nature учёные и исследователи. Однако они расходятся во мнениях: одни требуют ограничить доступ к программам и обучающим данным, другие — ставить барьер на этапе синтеза ДНК. Часть исследователей надеется, что тот же ИИ поможет создать антидоты и противоядия.

 Источник изображения: Sangharsh Lohakare / unsplash.com

Источник изображения: Sangharsh Lohakare / unsplash.com

Тревожным сигналом стал разработанный в 2024 году китайскими учёными ИИ-инструмент для проектирования конотоксинов — белков из яда морских моллюсков-конусов, способных блокировать ионные каналы нервной системы и убивать человека. В письме в закрытую дискуссионную группу по ИИ и биотехнологиям, с которым ознакомился Nature, высокопоставленный сотрудник правительства США назвал работу возможным риском для биобезопасности — особенно потому, что инструмент построен на открытой языковой модели белков, разработанной американскими учёными. Соавтор статьи Сюэ Вэйвэй (Weiwei Xue) из Чунцинского университета возражает: работа нацелена на поиск лекарств, а переход от расчётов к созданию реальных молекул требует серьёзной экспертизы и оборудования.

«Теоретически — и именно это не даёт мне спать ночами — сейчас можно разработать токсины уровня рицина или других очень смертоносных агентов, которые будут практически необнаружимы», — говорит Мартин Пачеса (Martin Pacesa), структурный биолог из Цюрихского университета (UZH). Доклад Национальных академий наук, инженерии и медицины США (NASEM) за 2025 год добавляет трезвости: усилению пандемических патогенов мешают нехватка качественных данных и трудности с их лабораторным производством. Но создание дизайнерских токсинов уже доступно, признают эксперты, а Тимоти Дженкинс (Timothy Jenkins) из Технического университета Дании (DTU) предупреждает, что такой токсин будет трудно обнаружить, а применить его скорее могут против конкретного человека.

 Источник изображения: ChatGPT

Источник изображения: ChatGPT

Главная защита, по мнению многих учёных, происходит на этапе синтеза ДНК: компании, изготавливающие ДНК, прогоняют каждый заказ через скрининговое ПО, ищущее следы известных токсинов и патогенных белков. Работа исследователей Microsoft под руководством Эрика Хорвица (Eric Horvitz), опубликованная в 2025 году, показала, что эту проверку можно обойти с помощью ИИ. Команда сгенерировала 76 000 синтетических гомологов — молекул с той же опасной функцией, что у известных токсинов и вирусных белков, но с другой ДНК-последовательностью, незнакомой скрининговым базам. Около четверти лучших образцов проскользнули мимо проверки в четырёх компаниях по синтезу ДНК, участвовавших в эксперименте, но после обновления ПО пропуск упал примерно до 3 %. Скрининг ДНК пока остаётся добровольным: указ президента США 2025 года толкает американских грантодателей к обязательным правилам, Европейский союз (ЕС), Великобритания и Новая Зеландия идут следом, но в большинстве стран требований нет. В Китае (более 30 % мировых заказов на синтез ДНК) скрининг рекомендован правительством, но обязательным пока не стал.

Встроенные защитные ограничения самих ИИ-моделей тоже обходятся. В исследовании SecureBio под руководством Сета Доноу (Seth Donoughe) почти 90 % участников сумели получить от универсальных больших языковых моделей (LLM) биологическую информацию высокого риска. Биоинженер Лэ Цун (Le Cong) с помощью универсального ИИ-агента обманом заставил геномную языковую модель Evo 2 сгенерировать новые версии белков коронавируса SARS-CoV-2 и ВИЧ-1 (HIV-1), хотя её не обучали на данных о вирусах, заражающих человека. Издание The New York Times ранее сообщало, что мужчина, арестованный в Индии по обвинению в подготовке производства рицина для теракта, спрашивал советы у ChatGPT.

 Источник изображения: ChatGPT

Источник изображения: ChatGPT

Часть индустрии движется к ограниченному доступу. В апреле OpenAI анонсировала ИИ-систему для биологии — GPT-Rosalind: её получат только проверенные исследователи и организации, а получивших доступ пользователей будут отслеживать на признаки разработки биооружия. Коалиция за инновации в области готовности к эпидемиям (CEPI) готовит в Осло «платформу готовности к пандемиям», которая, скорее всего, будет доступна только проверенным пользователям. Дэвид Бейкер (David Baker) из Вашингтонского университета (UW), лауреат Нобелевской премии по химии 2024 года за труды по дизайну белков и предсказанию их третичной структуры, настроен сдержанно: «Мы всегда исходили из того, что польза для мира значительно превышает опасности. Но по мере роста возможностей этот вопрос важно держать в поле зрения».

Защита тоже не отстаёт. Дженкинс совместно с НАТО разрабатывает масс-спектрометрический метод идентификации дизайнерских белков в подозрительных образцах, а на рынок биозащиты вышли частные компании: Red Queen Bio в Сан-Франциско и Valthos в Нью-Йорке привлекли инвестиции на $15 млн и $30 млн соответственно. Стоит признать, что биотехнологический ИИ — обоюдоостр: те же модели создают и угрозу, и защиту, и кто опередит — неясно. «Многие участки этой темы кажутся мне одновременно крайне неопределёнными и крайне срочными», — говорит Тесса Алексаньян (Tessa Alexanian) из Международной инициативы по биобезопасности для науки (IBBIS).

Японцы впервые провели ферментацию сакэ в космосе — напиток продали за $689 тыс. за рюмку

Японские компании сообщили о достижении в сфере космической биотехнологии, впервые в истории успешно проведя процесс ферментации сырья для сакэ на орбите Земли. Эксперимент, организованный производителем алкоголя Dassai и корпорацией Mitsubishi Heavy Industries, стал частью более амбициозной миссии по производству в будущем этого традиционного японского напитка непосредственно на поверхности Луны.

 Источник изображения: Dassai

Источник изображения: Dassai

Ингредиенты и специальное оборудование были доставлены на борт Международной космической станции (МКС) в октябре 2025 года. Процесс брожения проходил в японском экспериментальном модуле «Кибо», где с помощью оборудования JAXA были созданы условия, имитирующие лунную гравитацию (примерно 1/6 от земной). Всего планировалось ферментировать 520 г закваски (мороми). После успешного завершения этапа ферментации полученное сырьё вернули на Землю. Из него было изготовлено 116 мл готового сакэ, из которых 100 мл для продажи поместили в титановую ёмкость.

На этот «космический напиток» быстро нашёлся покупатель. Компания Dassai продала его за 110 млн иен (около $689 тыс.). Вся вырученная сумма будет направлена на развитие японской космической программы. Интересно, что ранее, в 2022 году, другая японская пивоварня Ninki Ichi Brewery уже производила сакэ с использованием дрожжей, побывавших на МКС, однако полноценная ферментация сырья в космосе была осуществлена впервые. Готовый продукт, произведенный из орбитального сырья, получил название Dassai MOON — Space Brewing.

Помимо коммерческого интереса и рекламы бренда, эксперимент имеет важное научное значение. Осадок, оставшийся после производства напитка, будет передан в лабораторию для детального изучения генетических изменений, которые могли произойти в дрожжах под воздействием космической среды и микрогравитации. Результаты этих исследований помогут понять поведение микроорганизмов в условиях космоса и могут внести вклад в развитие будущих космических миссий, включая длительные полёты и колонизацию Луны. Ранее учёные уже отмечали, что в условиях микрогравитации процесс брожения может ускоряться, что открывает новые перспективы для космической биотехнологии.

Добычу полезных ископаемых на астероидах можно доверить микробам — больше всего им понравились драгметаллы

Космическая экспансия человечества немыслима без добычи полезных ископаемых в колониях. Другое дело — какие ресурсы потребуются для организации и проведения таких работ. Обычно научно-фантастические произведения рисуют роботизированные комплексы, но у природы есть свой ответ на решение этой проблемы. На Земле полно микроскопических организмов, успешно извлекающих неорганические вещества из окружающей среды. Им также можно найти работу в космосе.

 Источник изображений: NASA / Cornell University

Источник изображений: NASA / Cornell University

Учёные в рамках проекта BioAsteroid провели эксперимент, который показал, что бактерии и грибы способны извлекать ценные металлы из материала астероидов в условиях микрогравитации. Это критично для автономности космических поселений, поскольку доставка ресурсов с Земли будет слишком дорогой и сложной. Астероиды богаты водой, металлами и другими элементами, необходимыми для строительства поселений и, в целом, для поддержания жизни за пределами планеты. Микробы, которые на Земле естественным образом сопровождают жизнедеятельность человека, предлагают экологически чистый и достаточно удобный во всех отношениях способ переработки космического сырья.

В эксперименте BioAsteroid использовали бактерию Sphingomonas desiccabilis и гриб Penicillium simplicissimum, которые производят карбоновые кислоты для выщелачивания минералов. Эти организмы нанесли на измельчённые образцы L-хондрита — аналога астероидного вещества. Исследования проводились как на Земле, так и на Международной космической станции в инкубаторе KUBIK. Микробы тестировали по отдельности и в консорциуме, сравнивая их эффективность с небиологическим методом выщелачивания. Такой подход позволил оценить способность микробов работать в условиях микрогравитации, что было главной целью эксперимента.

Эксперимент показал превосходство микробов над химическими методами при извлечении элементов платиновой группы — рутения, палладия и платины, которые имеют широкое применение в промышленности, медицине и электронике. Гриб Penicillium simplicissimum особенно эффективно работал в невесомости, а бактерия демонстрировала рост извлечения палладия в 13,6 раза по сравнению с земными условиями. Однако для некоторых элементов, например меди, небиологические методы оказались предпочтительнее. В целом это ведёт к необходимости разрабатывать комбинированные методы извлечения полезных ресурсов в космосе.

Впрочем, у микробов есть ещё одно ценное свойство — метаболические процессы, которые сами по себе вырабатывают много полезного — от компонентов для производства пластика до фармакологических веществ. Само собой, подобные методики применимы не только к переработке астероидов, но и к породам на Луне, Марсе и других планетах. Тем самым невидимые глазу микроорганизмы могут стать опорой для расширения человеческого присутствия в Солнечной системе и за её пределами, рисуя несколько иное будущее, чем представляли фантасты.

Компания Science бывшего президента Neuralink готовится установить в мозг человека первый биогибридный имплант

Компания Science Corporation, основанная в 2021 году бывшим президентом и соучредителем Neuralink Максом Ходаком (Max Hodak), приступила к клиническим испытаниям своего биогибридного интерфейса «мозг-компьютер» на людях. Цель разработки — создание надёжных каналов связи между компьютерами и человеческим мозгом — как для лечения болезней, так и для улучшения человеческих возможностей, например, путём добавления совершенно новых органов чувств.

 Источник изображений: unsplash.com

Источник изображений: unsplash.com

Science в прошлом месяце завершила раунд финансирования на сумму $230 млн, что увеличило оценку компании до $1,5 млрд. Наиболее продвинутый продукт компании — PRIMA, устройство для восстановления зрения у людей со слепотой, вызванной макулярной дегенерацией и подобными заболеваниями. Science приобрела эту технологию в 2024 году, уже провела клинические испытания и планирует сделать её более доступной в Европе после получения разрешения регулирующих органов, возможно, уже в этом году.

Для клинических испытаний своего нейроинтерфейса Science Corporation привлекла ведущего нейробиолога, заведующего кафедрой нейрохирургии Йельской медицинской школы доктора Мурата Гюнеля (Murat Günel). Его задача — хирургическим путём установить первый датчик для будущего интерфейса, который в конечном итоге объединит выращенные в лаборатории нейроны с электроникой, в мозг пациента.

Ходак ставит перед собой поистине масштабную цель: создание надёжных каналов связи между компьютерами и человеческим мозгом — как для лечения болезней, так и для улучшения человеческих возможностей, например, путём добавления совершенно новых органов чувств. Он посвятил этой идее всю свою карьеру: от аспирантуры в области нейробиологии до основания своего первого биотехнологического стартапа в области вычислительной техники и создания Neuralink вместе с Илоном Маском (Elon Musk).

Neuralink и другие компании успешно используют электронные датчики для обнаружения мозговой активности у пациентов, страдающих от заболеваний, нарушающих связь мозга с телом. Пользователи с имплантированными устройствами могут управлять компьютерами или генерировать слова на экране, просто думая о них. Однако путь к реальному рынку для этих устройств остаётся неясным, учитывая проблемы с регулированием и относительно небольшое количество пациентов с подходящими диагнозами.

 Источник изображения: Neuralink

Источник изображения: Neuralink

Ходак полагает, что воздействие на мозг электричеством с помощью металлических зондов или электродов — это неправильный путь. Хотя технология может достичь замечательных результатов, эти зонды вызывают повреждение мозга, которое со временем может снизить эффективность устройства. Это ограничение подтолкнуло команду основателей Science к более органичному подходу. «Идея использования естественных связей через нейроны и создания биологического интерфейса между электроникой и человеческим мозгом — гениальна», — солидарен с ними Гюнель.

Команда Science из 30 исследователей разработала биогибридный датчик, в финальную версию которого будут встроены выращенные в лаборатории нейроны. Они разработаны таким образом, чтобы естественным образом интегрироваться с нейронами в мозге пациента, образуя мост между биологией и электроникой. Эти нейроны можно стимулировать световыми импульсами. В 2024 году компания опубликовала результаты тестирования, которые показали успешную стимуляцию мозговой активности подопытных мышей.

Сейчас основное внимание уделяется разработке прототипов устройства и изучению способов выращивания нейронных клеток для различных терапевтических применений, соответствующих стандартам медицинского использования. Гюнель будет консультировать команду в процессе подготовки к клиническим испытаниям на людях и уже ведёт переговоры с комитетами по медицинской этике, которые контролируют эксперименты с участием людей. Первым шагом станет тестирование усовершенствованного датчика компании, без встроенных нейронов, в живом человеческом мозге.

В отличие от устройства Neuralink, которое вводится непосредственно в ткани мозга, датчик Science имплантируется в череп, но будет располагаться над мозгом. Возможно, именно из-за этого различия компания заявляет, что не планирует добиваться одобрения FDA для испытаний, утверждая, что крошечное устройство, содержащее 520 регистрирующих электродов на площади размером с горошину, не представляет значительного риска для пациентов.

План команды состоит в том, чтобы найти пациентов, которым требуется серьёзная операция на головном мозге. Гюнель рассчитывает разместить датчик на коре головного мозга и оценить его безопасность и эффективность в измерении мозговой активности. По его мнению, устройство может помочь в лечении множества неврологических заболеваний. Одним из первых применений может быть мягкая электрическая стимуляция повреждённых клеток головного или спинного мозга для ускорения заживления. Более сложное применение может включать мониторинг неврологической активности у пациентов с опухолями головного мозга и предоставление ранних предупреждений лицам, осуществляющим уход, о приближающихся приступах.

Разработчики рассчитывают, что при полном раскрытии потенциала их устройства оно сможет обеспечить более эффективное лечение таких заболеваний, как болезнь Паркинсона, которая постепенно лишает пациентов контроля над своим телом. Современные методы лечения включают экспериментальную трансплантацию клеток головного мозга и глубокую стимуляцию мозга электрическим током, но ни один из них не доказал свою полную эффективность.

«Я представляю себе эту биогибридную систему как сочетание двух элементов — электроники и биологической системы, — пояснил Гюнель. — Например, при болезни Паркинсона […] мы всего лишь устанавливаем электрод, чтобы остановить тремор. В то время как, если мы действительно сможем вернуть [трансплантированные] клетки в мозг, защитить эти цепи, есть шанс, и я считаю, что это хороший шанс, что мы сможем остановить прогрессирование заболевания».

Однако впереди ещё много работы. По оптимистичному прогнозу можно ожидать начала испытаний в 2027 году.

Китайские учёные научили животных «питаться» светом — клетки млекопитающих наделили способностью к фотосинтезу

Давняя байка об индийских йогах, питающихся солнечным светом, обрела реальные очертания в работах китайских медиков. И дело ведь не только в питании. Болезни и возрастные изменения часто приводят к нарушению внутриклеточного метаболизма и выработки энергии (молекул АТФ). Если клетки животных и даже человека наделить способностью синтезировать АТФ благодаря солнцу или даже искусственному освещению, это в корне изменит жизнь людей.

 Источник изображения: ИИ-генерация Grok 4/3DNews

Источник изображения: ИИ-генерация Grok 4/3DNews

О прорыве сообщили исследователи из Медицинской школы Чжэцзянского университета (Zhejiang University). Они разработали крайне нетривиальный метод лечения дегенеративных клеточных заболеваний у животных с помощью растительных фотосинтезирующих наночастиц. Они ввели в клетки млекопитающих искусственным образом созданные нанотилакоиды — структуры, заимствованные из хлоропластов растений, которые активировались светом и восстанавливали нарушенные взаимодействия между органеллами клетки. Это позволило повысить энергетический обмен и вернуть клеткам устойчивость к метаболическому стрессу, характерному для болезней и старения.

Учёные сначала измельчили тилакоидные мембраны клеток растений до частиц размером около 758 нм, в процессе чего получили наночастицы диаметром примерно 130 нм. В клетках растений такие структуры улавливают свет и превращают его в химическую энергию (производят NADPH и АТФ). Но это только начало пути. Главное было не вызвать иммунный ответ клеток животных на вторжение растительной ДНК. Чтобы этого избежать, учёные «закамуфлировали» растительные мембраны фрагментами клеточной мембраны клеток подопытных млекопитающих и тем самым обманули иммунитет животных.

После этого чувствительные к свету тилакоидные мембраны вводили напрямую в поражённые ткани (например, в межпозвоночные диски крыс и кроликов). Без света они неактивны, а при освещении (через имплантируемые беспроводные LED-устройства, управляемые смартфоном) запускали фотосинтез внутри животной клетки даже глубоко в организме животных. Это восстанавливало нарушенные взаимодействия между митохондриями и другими компонентами живых клеток, нормализуя уровень кальция, повышая пропускную способность мембран и обеспечивая дополнительную энергию больным клеткам.

Разработка открывает широкие перспективы для лечения различных заболеваний, связанных с нарушением взаимодействия органелл, включая возрастные патологии и поражения глубоких тканей. Авторы подчёркивают, что подход представляет собой концептуально новую терапию на основе природных фотосинтетических систем и может стать основой для будущих методов регенеративной медицины у людей. Ограничения, связанные с проникновением света, уже частично преодолены, и исследователи планируют дальнейшие испытания для расширения применения технологии.

Старейший астронавт NASA взбудоражил интернет снимком загадочного фиолетового организма на МКС

На днях старейший астронавт NASA Дональд Петтит (Don Pettit) опубликовал в социальных сетях и на тематическом форуме Reddit снимок загадочного фиолетового организма, «щупальца» которого проросли как из яйца «чужого» в одноимённой киносаге. «Яйцо» плыло в невесомости в одном из отсеков станции, вызывая у пользователей желание уничтожить от греха подальше явно чужеродный объект. Дональд не стал томить публику и вскоре объяснил происхождение «щупалец».

 Источник изображения: Don Pettit

Источник изображения: Don Pettit

На самом деле «фиолетовый пришелец» оказался обычным клубнем фиолетового сорта картофеля, которому Дональд дал прозвище Spudnik-1 (от слов «спутник» и «spud» — одного из сленговых наименований картофеля). Образец был выращен Петтитом в свободное от дежурств время в закрытом боксе гидропонным методом. Астронавт, известный как самый возрастной действующий член экипажа NASA (20 апреля ему исполнится 71 год), занимается космическим садоводством уже не первый раз.

Фотография была сделана во время миссии 2024–2025 годов. «Щупальца» оказались обычными проростками («глазками»), которые картофель выпускает в процессе проращивания, а белое пятно на поверхности — это кусочек «липучки», которая фиксирует клубень на стенке бокса. Фиолетовый цвет сорта и невесомость придали растению фантастический вид.

Петтит отметил, что рост в космосе идёт заметно медленнее, чем на Земле, и предположил влияние микрогравитации, атмосферы станции или гидропоники. Ранее он успешно выращивал на станции арахис, кабачки, брокколи, подсолнухи, базилик и томаты, проращивая семена в материале берушей.

Выращивание картофеля на орбите имеет большое значение для будущих длительных космических полётов: при малой массе клубни богаты питательными веществами, что было обыграно ещё в романе «Марсианин» Энди Уира. Первые выращенные в космосе картофелины появились ещё в 1995 году, и их рост, в принципе, оказался сопоставим с земным. Эксперименты Петтита продолжают традицию изучения влияния микрогравитации на растения и, по его словам, помогают сохранять психологический комфорт на станции, обеспечивая «запах живой зелени» среди «леса инженерных механизмов».

Бактерии научили вырабатывать электричество при обнаружении опасных веществ — для этого их «заключили под стражу»

Учёные разработали перспективную систему биоэлектронных датчиков, в которой живые бактерии способны генерировать электрический сигнал при обнаружении определённых веществ в жидкости. Основой технологии стал гидрогель, созданный из хитозана — природного полимера, извлекаемого в основном из панцирей ракообразных. Датчики безвредны и безопасны даже для проверки продуктов, что сразу же испытали на молоке для поиска нежелательных примесей.

 Источник изображения: Rice University

Источник изображения: Rice University

Вырабатывающие электричество бактерии известны давно, и их довольно много, чтобы можно было выбирать, за какими веществами им нужно следить. Главная проблема заключалась в том, что при погружении колоний бактерий в жидкую среду для их работы они вымывались сами либо вымывалось вещество, которое было одним из агентов в системе детектирования — в частности, для переноса электронов от бактерий к электродам датчиков. Необходимо было как-то удержать бактерии и медиаторы вместе, чтобы их не унесло потоком исследуемой жидкости.

Каркасом или «крепостью» для бактерий и медиаторов стал гидрогель из хитозана. Он не только удерживал их вместе, не позволяя вымываться жидкой средой, но и служил основой для крепления редокс-медиаторов, переносящих электроны от возбуждённых бактерий к электродам датчиков. Хитозан извлекается не только из панцирей ракообразных, но также из раковин моллюсков, грибов и каркаса насекомых. К тому же он безопасен для окружающей среды и человека и способен удачно заменить синтетические носители.

При контакте с целевыми загрязнителями (например, токсичными веществами в сточных водах или пищевых продуктах) микроорганизмы запускают дыхательную цепь переноса электронов, генерируя стабильный электрический сигнал, который можно регистрировать приборами.

Разработанная технология продемонстрировала хорошие перспективы для мониторинга качества воды и пищевых продуктов. Исследователи поместили датчик с модифицированными версиями пробиотических бактерий L. plantarum в молоко. Эти бактерии вырабатывают электрический сигнал в ответ на присутствие в продукте такого консерванта, как сакацин P, и через несколько часов был получен соответствующий электрический сигнал — бактерии обнаружили искомое вещество и проявили электрическую активность.

Дальнейшее развитие метода может привести к широкому внедрению подобных решений в промышленности, экологии и здравоохранении, способствуя переходу к зелёным технологиям на основе живых микроорганизмов.

Учёные научились замораживать и размораживать мозг без повреждений — криоконсервация людей стала на шаг ближе

Учёные из Университета Фридриха-Александра в Эрлангене-Нюрнберге (FAU) и Университетской клиники Эрлангена добились прорыва в области криоконсервации нервной ткани мозга. Для этого они разработали и применили метод витрификации — сверхбыстрого охлаждения тканей до температур ниже –130 °C, при котором вода в клетках переходит в стеклообразное состояние без образования разрушающих клетки кристаллов льда.

 Источник изображения: ИИ-генерация Grok 4/3DNews

Источник изображения: ИИ-генерация Grok 4/3DNews

Первым объектом исследования стали срезы гиппокампа мозга взрослой мыши — ключевой структуры, отвечающей за память и обучение. Благодаря оптимизированному составу криопротекторов и контролируемому процессу замораживания и оттаивания удалось сохранить тончайшую структуру ткани практически без изменений, что было подтверждено электронной микроскопией.

После оттаивания замороженные срезы гиппокампа возобновили электрическую активность: нейроны спонтанно генерировали и передавали импульсы, а нейронные сети функционировали почти как в свежей ткани. Более того, исследователи смогли запустить долговременную потенциацию — ключевой клеточный механизм, лежащий в основе обучения и закрепления новой информации. Это означает, что не только нейроны, но и более «нежные» синапсы сохранили свою структуру и способность усиливать передачу сигналов в ответ на стимулы, имитирующие процессы обучения.

Достижение важно тем, что ранее витрификация мозга считалась проблематичной из-за токсичности криопротекторов и разрушения сложных синаптических связей. Новая методика позволяет сохранять функциональность нервной ткани на короткий срок (в эксперименте — до нескольких дней), открывая перспективы для хранения биообразцов мозга пациентов для последующего анализа спустя годы, что может ускорить разработку лекарств и изучение патологий.

Хотя работа пока ограничена краткосрочным восстановлением активности тканей в лабораторных условиях и не подразумевает оживления целого мозга или организма, она даёт надежду на дальнейшее развитие криоконсервации, искусственной гибернации (в том числе для космических полётов) и отложенного лечения неизлечимых на сегодня болезней.

Учёные начали строить дата-центры из биокомпьютеров на клетках человеческого мозга

Учёные и изобретатели давно пытаются подсмотреть удачные решения у природы, а потому стартап Cortical Labs разрабатывает биокомпьютеры, сочетающие выращенные на основе клеток человеческой крови нейроны человеческого мозга и полупроводниковые чипы. Существующие экземпляры таких гибридных систем уже научились играть не только в Pong, но и в Doom. И из таких систем уже начали строить дата-центры.

 Источник изображения: Cortical Labs, Bloomberg

Источник изображения: Cortical Labs, Bloomberg

Австралийский стартап Cortical Labs уже запустил небольшой центр обработки данных на основе биокомпьютеров CL1 в Мельбурне, а в Сингапуре аналогичная экспериментальная площадка возводится в сотрудничестве с DayOne Data Centers. Исследователи разработали гибридный процессор, который отправляет компьютерные команды выращенным в лабораторных условиях клеткам человеческого головного мозга, а затем пытается интерпретировать их ответы. В отличие от мощных суперкомпьютеров, такая биологическая гибридная система потребляет очень мало электроэнергии. По сути, один модуль CL1 по уровню энергопотребления сопоставим с карманным калькулятором.

Пока первый биологический суперкомпьютер на основе систем CL1 не может похвастать высоким быстродействием, но его возможности постоянно совершенствуются. Сперва создатели научили его играть в Pong, а недавно подняли планку мастерства до всем известного Doom. Специализированный ЦОД в Мельбурне разместит 120 модулей CL1, а новая площадка в Сингапуре сможет приютить до 1000 таких модулей, хотя и поэтапно. Курировать работу второго ЦОД будет Национальный университет Сингапура.


window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
«Хватит пугать людей» — Дженсен Хуанг раскритиковал апокалиптическую риторику ИИ-отрасли 12 ч.
Новая статья: Moss: The Forgotten Relic — сказочный сборник, сбежавший из VR-плена. Рецензия 12 ч.
В США разгорелись споры между сторонниками и противниками открытых ИИ-моделей 16 ч.
OpenAI целую неделю не замечала, что её ИИ-агенты взломали Hugging Face 25-07 11:18
Microsoft представила ИИ-модели для работы с изображениями и речью — они значительно экономнее аналогов OpenAI 25-07 11:11
Чат-бот Meta AI получил возможности персонального помощника как в ChatGPT и Gemini 25-07 06:00
Доля российских продуктов на рынке инфраструктурного ПО достигла 68 % — в 2021 году она составляла всего 8 % 25-07 00:21
Новая статья: The Alters: Last Variable — последняя тайна. Рецензия 25-07 00:04
Глава Amazon Games перенёс Tomb Raider: Catalyst на 2028 год, но Amazon Games это опровергла 24-07 23:12
Anthropic внезапно выпустила Claude Opus 5 — почти как Fable 5, но по ценам на уровне предшественника 24-07 23:11