W 2018 roku, Federico Tavella wraz z zespołem naukowców z Uniwersytetu w Padwie, stworzyli imponujący eksperyment. Polegał on na tym, że jeden szczep niemobilnej bakterii E. coli przekazał prostą wiadomość -„Hello world” drugiemu, ruchliwemu szczepowi. Następnie ta informacja została przeniesiona w inne miejsce. Brzmi nieco surrealistycznie, jednak tego rodzaju działania odbywają się cały czas w świecie biologii. Eksperyment oparty na zasadzie Tavella i jego zespołu, ukazał sposób wykorzystania go do stworzenia bio-IoT, mówią Kim i Poslad – badacze Uniwersytetu Queen Mary w Londynie.
Naukowcy kreujący nowy bio-IoT
Zdaniem Kim i Posland wykorzystanie żywych drobnoustrojów do łączenia w jedną sieć i komunikowania się ich w nano-skali to świetlana przyszłość technologii. Potencjał londyńskiego badania brzmi bardzo intrygująco, szczególnie jeśli chodzi o urządzenia IoT oraz ich bezpieczeństwo.
„Mikroby wykazują podobieństwa z komponentami typowych komputerowych urządzeń IoT” – napisali Raphael Kim i Stefan Posland w swoim artykule zatytułowanym „The Thing with E.coli: Highlighting Opportunities and Challenges of Integrating Bacteria in IoT and HCI”, (w którym nadali swojemu rozwiązaniu nazwę Internet Bio-Nano Things (IoBNT). . )
„Jest to silny argument przemawiający za tym, że bakterie należy uważać za żywą formę urządzenia Internetu Rzeczy (IoT)” – mówią dalej naukowcy.
Dlaczego zatem nie wykorzystać bakterii do stworzenia biologicznej wersji Internetu rzeczy – pytają badacze? Dzisiaj, w wezwaniu do działania, przedstawiają niektóre sposoby myślenia i technologie, które mogą to umożliwić.
Sposób, w jaki bakterie przechowują i przetwarzają informacje, jest nowym obszarem badań. Większość z nich koncentruje się na bakterii Escherichia coli. Te (i inne) bakterie przechowują informacje w strukturach DNA, zwanych plazmidami, które następnie przenoszą z jednego organizmu do drugiego w procesie zwanym koniugacją.
Dlaczego akurat E.coli i IoT?
E. coli stanowią idealne podłoże dla przekazywania informacji. Są ruchliwe – mają wbudowany silnik w postaci falujących, nitkowatych wici, wytwarzających ciąg. W ścianach komórkowych znajdują się receptory, które wyczuwają aspekty otoczenia – temperaturę, światło, chemikalia itp. Przechowują informacje w DNA i przetwarzają je za pomocą rybosomów. Są małe, co pozwala im istnieć w środowiskach nano, do których dostęp jest bardzo ograniczony.
Tego rodzaju biohacking staje się stosunkowo powszechny i pokazuje niezwykły potencjał jaki tkwi w bio-Internecie rzeczy. Kim i Poslad poruszają w swoim artykule, tematykę zakresu możliwości bakterii. „Bakterie mogą być programowane i rozmieszczane w różnych środowiskach, takich jak morze i „inteligentne miasta”. Przeznaczone zostają do wykrywania toksyn i zanieczyszczeń, gromadzenia danych oraz podejmowania procesów bioremediacji”.
Oczywiście istnieją również różne wady tego systemu. Podczas gdy inżynieria genetyczna umożliwia przeprowadzanie wszelkiego rodzaju korzystnych eksperymentów, jej ciemniejsze strony nie zapewniają ekspertom bezpieczeństwa bio-sieciowego spokojnych i przespanych nocy. Jedną z rzeczy, których również nie mają, jest odpowiednik GPS. Dlatego ich śledzenie jest trudne. W rzeczywistości śledzenie przesyłanych informacji może być prawie niemożliwe, gdy zostaną one uwolnione w środowisku naturalnym. I na tym polega właśnie jeden z problemów z biologicznym Internetem rzeczy.
Czy bakterie zastąpią urządzenia i czy grożą nam bio-zagrożenia?
Sieć bionetyczna stworzona przez koniugację bakteryjną jest tak olbrzymia, że informacje mogą rozprzestrzeniać się mniej więcej wszędzie. Biolodzy zaobserwowali proces koniugacji przenoszący materiał genetyczny z bakterii na drożdże, rośliny, a nawet komórki ssaków.
Ważną rolę odgrywa także ewolucja. Wszystkie żywe istoty podlegają jej siłom. Bez względu na to, jak łagodna może się wydawać bakteria, proces ewolucji może siać spustoszenie poprzez mutację i selekcję.
Następnie pojawia się problem bezpieczeństwa bio-sieci. Zainteresowanie hakerów biologicznym Internetem rzeczy może wzbudzać przerażenie u administratorów sieci.
Czy utworzenie sieci opartej na bakteriach przedstawia nowe wektory ataków?. „Takie wyzwania stanowią bogatą przestrzeń do dyskusji na temat szerszych implikacji systemów Internetu rzeczy napędzanych bakteriami”, podsumowują Kim i Poslad z pewnym niedopowiedzeniem.
To jest temat, który na pewno będzie poruszany w przyszłości…
Źródła:
Raphael Kim, Stefan Poslad: The Thing With E.coli: Highlighting Opportunities and Challenges of Integrating Bacteria in IoT and HCI
https://www.technologyreview.com
Redaktorka Net Complex Blog
