«А в „Симпсонах“ это было?»: биоинженерия для начинающих

Биоинженеры изучают, как с помощью биологии, физики, химии, математики и информатики решать проблемы человечества — чаще всего медицинские. Многие проекты посвящены созданию имплантатов: искусственных органов, тканей и конечностей. Но кроме этого биоинженеры занимаются производством вакцин и еды в пробирках, редактируют гены, чтобы предотвратить тяжелые наследственные заболевания, и проектируют механизмы, наделяющие людей сверхсилой.

Биоинженерия выглядит как хобби для умников, но при желании в ней не так уж сложно разобраться на уровне «для себя». Первый шаг — спросить поисковик о свежих разработках. Изучив новости, вы сможете блеснуть эрудицией в компании и поймете, готовы ли дальше погружаться в тему. Если готовы, переходите к книгам — ниже мы выбрали те, которые точно увлекут и не отпугнут сложной терминологией. Ну а после рекомендуем отправиться на выставку, посвященную симбиозу науки и искусства.

Сейчас расскажем обо всем по порядку.

Удивиться и обсудить с друзьями

Чип Neuralink

Из-за несчастного случая Нолана Арбо парализовало ниже плеч. В январе 2024 года ему установили чип Neuralink, с помощью которого Нолан научился управлять электронными устройствами силой мысли. Правда, не всё сразу пошло гладко. Спустя месяц после операции чип практически перестал работать. Оказалось, мозг Нолана пульсировал и двигался втрое активнее, чем предполагали исследователи, поэтому более 80% электродов, вживленных в моторную кору, сместились. К счастью, чтобы исправить положение, операция не потребовалась: отошедшие электроды отключили, а оставшиеся сфокусировали на группах нейронов, которые давали сильный сигнал.

Сейчас Нолан может общаться в социальных сетях, бронировать жилье в поездках, читать комиксы, учить японский и играть в онлайн-игры: например, в шахматы, стратегию Civilization VI и гонки Mario Kart.

Недавно стало известно, что в 2024 году чипы имплантируют еще десяти добровольцам. Учитывая опыт Нолана, электроды будут устанавливать на несколько миллиметров глубже.

Бионические конечности, подключенные к АМI

В 17 лет Хью Герр потерял обе ноги ниже колена, а в 47 стал «лидером бионического века» по версии журнала Time. Его исследовательская группа в Массачусетском технологическом институте разработала сложную процедуру, предшествующую установке имплантата. Дело в том, что в здоровой ноге наиболее важные мышцы идут парами — пока одна растягивается при движении, другая сжимается. Эти мышцы называют агонистами и антагонистами. При ампутации связь между ними прерывается.

Так вот, Герр с коллегами предложили сшивать эти пары, создавая так называемый агонист-антагонист мионевральный интерфейс, или AMI, к которому с помощью электродов подключается протез.

Подобная технология позволяет управлять протезом с помощью мысли и испытывать естественные ощущения при движении, как будто это настоящая нога.

Портативный экзоскелет для походов в горы

Некоторые разработки не замещают потерянные конечности или органы, а придают суперсилы тем, что есть.

Экзоскелет MOONWALK-Omni изначально задумывали для поддержки мышц ног пожилых людей, чтобы они могли вести активный образ жизни: гулять и ходить в горы. Устройство представляет собой пояс с четырьмя приводами, которые прикрепляются к бедрам, — весит оно всего два килограмма и, если верить разработчикам, надевается за 10 секунд без посторонней помощи.

Встроенный искусственный интеллект анализирует походку и ландшафт, чтобы обеспечить поддержку мышц на пологих склонах, неровных каменистых тропах и крутых лестницах. А приводы помогают держать равновесие и увеличивают силу ног на 30%.

Массовое производство начнется только в 2026 году. Один из первых испытателей экзоскелета преодолел в нем расстояние в 604 метра: «Я думал, что мне придется отказаться от скалолазания, которым я увлекался с юности, но я чувствую себя на 10–20 лет моложе после того, как взошел на гору с носимым роботом», — признался 65-летний мужчина.

Почитать и проникнуться

«Машина творения. Новые организмы, редактирование генома и лабораторные гамбургеры», Эми Уэбб, Эндрю Гессель

Микробиолог и футурист рассказывают, как в обозримом будущем синтетическая биология изменит мир. Да, с ее помощью можно предотвращать и лечить болезни, справиться с изменением климата, продовольственным и энергетическими кризисами. Но что, если хакеры научатся взламывать нейрочипы? И можно ли выпускать в дикую природу организмы, выращенные в лаборатории? А каким будет общество, если все перестанут стареть?

«Бионика. Пособие для учителей», Изот Литинецкий

Наблюдая за птицами, наши предки создали первые летательные аппараты. Можно сказать, что это и есть бионика — изучить, как что-то устроено в природе, чтобы получить прикладную технологию. Советский ученый и журналист Изот Литинецкий проводит читателя по главным вехам развития дисциплины, отмечает ее достижения и фантазирует о том, каким может стать будущее технологий (примечательно, что книга издана в 1976 году!) — например, он описывает роботов, способных расстелить постель и вытереть пыль с вазы. «Автор время от времени позволяет себе помечтать вместе с читателем о том, что сегодня может показаться фантастическим (но не абсурдным!)», — пишет Литинецкий.

«Трещина в мироздании. Редактирование генома: невероятная технология, способная управлять эволюцией», Дженнифер Даудна, Сэмюэл Стернберг

Генетик Дженнифер Даудна получила Нобелевскую премию за разработку CRISPR-Cas9 — технологии редактирования генов, которую называют величайшим и опаснейшим открытием современной науки. Вместе с биохимиком Сэмюэлом Стернбергом она подробно описывает историю генной инженерии, чтобы хорошенько подготовить читателей к рассказу о CRISPR-Cas9: почему именно эта технология стала революционной, чего можно добиться, если использовать ее с умом, какие этические вопросы ставит перед нами возможность редактировать гены и кто на них должен отвечать.

Увидеть биотех-разработки своими глазами

Если вы в Перми или собираетесь в путешествие, обязательно посетите PERMM, один из самых заметных музеев современного искусства в России, — там до 5 ноября проходит выставка «Art&Science: открытые тела», посвященная исследованию человеческой природы и границ между естественным и искусственным.

«Основная идея нашей выставки — показать, как ученые и художники работают с темой открытости и проницаемости, — говорит Дмитрий Булатов, куратор и теоретик искусства. — Специалисты в области IT, робототехники и биомедицины создают новые каналы коммуникации, связывая „всё со всем“ — объекты, информацию, биологические функции».

«Биохакинг зайдет так далеко, как позволят технологии, этика и наши представления о границах допустимого. Наука предлагает радикальные и смелые технологии, но человеческая психика не поспевает за научным и культурным прогрессами. Мы можем интересоваться технологиями, но когда встает вопрос о том, чтобы применить их на себе, проявляются страхи», — считает художница Анастасия Алехина.

Для выставки Анастасия подготовила проект «Синтетическая морфология тела»: в рамках перформанса зрители увидят хореографию с использованием ручных протезов-щупалец, управляемых мышцами и электронными устройствами. Протезы разработали инженеры-робототехники Александр Лекарев и Лев Лосев — на выставке можно будет узнать, как им это удалось.

Анастасия Алехина рассказала, почему этот проект особенно важен для нее:

«Раньше я работала одна, но этот проект подразумевал, что художник и ученый-инженер сотрудничают и каждый вкладывается своей частью. В итоге у нас получился большой сложный проект, который мы делали полгода.

Плюс собралась большая команда благодаря тому, что проект получил поддержку „Лаборатории Касперского“: и человеческие, и технические, и финансовые ресурсы. Так мы смогли вывести проект на новый уровень по производству. Еще мы засняли, как готовились к выставке, как репетировали хореографию, как производили объекты, поэтому у нас будет документальный фильм — это очень важно, потому что обычно сил на документацию не остается».