MIT Lab ausspülen Geheimnisse einer Stadt

Forscher in Massachusetts sind auf der Suche nach Wegen, um Fragen der öffentlichen Gesundheit zu bekämpfen, durch Eintauchen in die Kanalisation. Zum Glück, tut ein Roboter die schmutzige Arbeit...

In diesem kleinen Raum innerhalb des Massachusetts Institute of Technology in Cambridge, MA, mache ich die Bekanntschaft von Luigi. Als Entdecker gehen, fehlt ihm Charisma – nicht für ihn ein gewinnendes Lächeln, witzigen Slogan und festen Händedruck. Aber dann, Luigi nicht Ihre typische Pionier. Er ist ein Roboter. Und es ist nicht Kuriositäten, die er sammelt. Es ist Abwasser.

Beim ersten Take scheint es eine unwahrscheinlich Thema für Luigis Schöpfer – der Senseable City Lab – zu umarmen. Entlang der Korridore verdrehen, schlanke schwarze Platten des Konzerns verrückten Ideen zu präsentieren: micro Hubschrauber LED-plattiert, Standort verfolgt Abfall, Copenhagen Wheel – eine motorisierte Drehscheibe für Fahrräder, die James Dyson gewonnen. Ich bin fast überrascht, dass das Labor nicht die flache weiße erfunden. "Wir in der Regel sagen, unsere Top-Projekte in der Natur und im MoMA [Museum of Modern Art] sein sollte", gesteht Laborleiter, Professor Carlo Ratti, wenn wir uns treffen in seinem Büro, einem Raum dominiert eine große Tabelle mit Bergen von Papier bedeckt.

Gegründet vor 12 Jahren Ratti erklärt, soll das Labor, die Überschneidung von digitalen und physischen innerhalb der Städte zu erkunden. Als Beispiel erzählt er mir von ihrer letzten einflussreichen Forschung in Taxifahrten. "Was wir entdeckt, Sie teilen sich 40 % der Fahrten auf Taxis in New York – und jeder noch an ihren Bestimmungsort zu nehmen, wenn sie es sein müssen könnte," sagt er. Das Labor Forschung mischte mit den Anforderungs-Taxiunternehmen Uber, rollten sich einen Mitfahrgelegenheiten Service, UberPool, und die beiden bald begannen ihre Zusammenarbeit.

Gibt es nicht, jedoch einer sharing Economy für Kot. In der Tat ist das einzige, was weniger attraktiv als eigenen körperlichen Nebenprodukte die Idee von jemand anderem. Aber Informationen liegt zugrunde die scheinbar eklektische Mischung von Projekten durch die Senseable City Lab in Angriff genommen. Und das ist etwas, was den Inhalt unserer WC-Schüsseln in Pik.

Ratti weist darauf hin, bieten unsere Abfälle eine Fundgrube für Erkenntnisse, von der Art der Lebensmittel, die wir essen zu den Krankheiten, die wir erleiden. "Wir haben einen schöne Aggregator, die zusammen bringt alle diese Fülle an Informationen, die das Abwasser ist," sagt er.

Es sind Informationen, die er beabsichtigt, zu extrahieren. Bündelung der Kräfte MIT Mikrobiologe Professor Eric Alm mit vier anderen Forschungsgruppen, Informatiker, Genetiker und selbst Experten im Bereich Umweltmanagement umfasst ist Ratti Einschiffung auf ein ehrgeiziges Projekt. "Unterwelten" benannt, das Projekt sehen Forscher Tauchen Sie ein in den Inhalt einer Stadt Kanalisation und auseinander zu necken, die Bakterien, Viren und Chemikalien innerhalb unseres Abfalls. Das Fazit, das Team glaubt, wird ein noch nie da gewesenen Ansatz zur Kartierung der menschlichen Gesundheit.

Die Auswirkungen kann erstaunlich sein. Mit unserem Kot und Urin mit der Unterschrift unseres täglichen Lebens Analyse einer Stadt Abwasser Ausbrüchen zu rechnen, Antibiotikaresistenz zugeordnet werden und öffentliche Gesundheitsinterventionen in nahezu in Echtzeit überwacht werden können. "Unsere Hypothese ist, dass kontaminiertes Wasser, bevor es an die Kläranlage wird einen Abdruck von der menschlichen Aktivitäten hat, dass – in das Abwasser sind", sagt Alm.

Es ist ein Projekt, das auf eine wachsende Wertschätzung für menschlichen Fäkalien aufbaut. Innerhalb unserer Innereien lauert einen massive Zoo von Mikroben, unsere sogenannten "Mikrobiota", deren Gene zusammen unsere Microbiome bilden. Bilden ein komplexes Ökosystem, diese Mikroben generell dazu beitragen, um unser Darm tickt entlang gesund zu halten, aber Variationen in ihrer Zusammensetzung haben zu einer Vielzahl von Bedingungen, Fettleibigkeit, Angst in Verbindung gebracht worden. Entscheidend ist, ist die Zusammensetzung des unsere Mikrobiota weit von festgelegt. Beliebig viele externe Faktoren beeinflussen, aus unserer Ernährung zu den Arzneimitteln, die wir führt zu Veränderungen schlucken in was wir vergießen, jedes Mal, wenn wir einen Ausflug auf die Toilette. Und mit Schwankungen in unsere Mahlzeiten, Drogen und Gesundheit auch über andere verräterische Marker in unseren Müll, Abwasser bietet einen Einblick auf unsere urbanen Lifestyle-Katalog von Hinweisen durch die Wissenschaftler können das Wohlbefinden einer Gemeinschaft verfolgen.

Es ist ein neues Wagnis in modernen Epidemiologie. Aber dann das Feld hat lange hatte seine Wurzeln in unternehmungslustige Feldarbeit – als die Bemühungen der Pioniere wie die viktorianischen Arzt John Snow bezeugen. Das neue Projekt, obwohl Komplex, hat auch eine einfache These in seinem Herzen: Wenn Sie messen, was aus dem Menschen herauskommt, trainieren Sie was in ihnen vorgeht.

Umweltschadstoffe zu nehmen. Während konventionelle Forschung auf einen Zusammenhang zwischen schlechtem Gesundheitszustand und erhöhte Exposition gegenüber bestimmten Chemikalien zeigen könnte, bietet unsere Abfälle wertvolle Hinweise. "Die Schönheit der Blick auf das Abwasser gibt es eine Möglichkeit, dass kann man nicht nur, dass Schadstoff, sondern eine Version von diesem Schadstoff, die durch den menschlichen Körper – geändert worden ist und dann du eigentlich was weißt wird immer auf den Menschen", erklärt Alm.

Gesundheitsbehörden wäre auch in ein Segen. Derzeit die U.S. Centers for Disease Control and Prevention Karten Ausbrüche anhand Berichte über Krankheiten vom Heilpraktiker, Krankenhäuser und Kliniken – ein Prozess, der Verzögerungen von Wochen zwischen Menschen fallen zuerst krank und Datenfluss führen kann. Alternativen haben auch Grenzen. Die viel angepriesen Verwendung der Google-Suche bei der Verfolgung von Grippewellen, während zunächst scheinbar erfolgreich, fiel schließlich dank einer Reihe von Faktoren wie, es wird vermutet, die Auswirkungen der vorgeschlagenen Suchanfragen. Überwachung Abwasser, auf der anderen Seite arbeiten durch den Nachweis der Krankheitserreger selbst, nicht nur Beschleunigung Überwachung, sondern ermöglicht einen Ausbruch zu rechnen ist. "[Menschen] Virusausscheidung sein werden bevor sie selbst krank – das ist, wie man einen Vorsprung, sind", erklärt Alm. Während respiratorische Viren wie Grippe schwieriger erweisen könnte, als die Norovirus zu verfolgen, die den Darm betrifft, sind beide auf der Team-Hit-Liste, zusammen mit einer Reihe von bakteriellen Krankheitserregern.

Schnappschüsse von unserem Abwasser könnte ebenfalls für öffentliche Gesundheitsinterventionen frühzeitig Feedback geben. In einem jüngst veröffentlichten Papier Forscher von der University of Wisconsin-Milwaukee und Woods Hole Marine biologischen Labor Abwasser aus 71 Städte untersucht und festgestellt, dass die Fülle der verschiedenen Familien der menschlichen Darmbakterien in den Proben voraussagen könnte, ob die Bevölkerung der Städte fettleibig oder Trimmen waren. Laufen mit der Idee, skizziert Alm eine interessante Möglichkeit. Wenn eine Zucker-Steuer auferlegt wurden, möglicherweise zu beurteilen, ob es Auswirkungen auf die Gesundheit der Menschen hatte durch schauen ob sich Populationen von Darmbakterien in die Kanalisation änderten. "Die Idee ist, wenn wir tatsächlich sehen was direkt in der Volksrepublik Biochemie ihrer Physiologie in nahezu Echtzeit dann können Sie diese Änderungen vornehmen und dann können Sie sehen, ob es oder nicht funktioniert," sagt er.

Die Forscher hoffen auch, dass ihr Projekt im Kampf gegen die Resistenz gegen Antibiotika helfen könnte. Abwasser kann nicht nur helfen, Widerstandsstufen beleuchten aber könnten auch dazu beitragen, alternative Behandlungsmethoden für bakterielle Infektionen in Form von Phagen-Viren, die angreifen und töten Bakterien. "Abwasser ist so ein schöner Ort, wo Sie all diese Bakterien und Viren, die gegeneinander kämpfen haben,", schwärmt Ratti.

Während Unterwelten eine anspruchsvolle Ressource werden könnte, hat das Projekt eine vor allem weniger glamouröse Seite – die Entnahme von Proben. Zunächst besuchte das Team einfach die Kanalisation, bewaffnet mit einem Eimer. "Wir haben erkannt, dass es nicht lustig war, so ein Stück des Projekts wurde den Roboter entwerfen", gesteht Ratti. Das erste, benannte Mario, verwandelte sich bald in das Stromgerät – Luigi, ein lange schlauchförmige Instrument komplett mit herausnehmbaren Filter, die aus einer Bar über dem Schacht ausgesetzt und in den Tiefen der Kanalisation gesenkt werden können. "sie alle auf einem iPhone app kontrolliert wird so dass wir es im Voraus programmieren können", erklärt Newsha Ghaeli, Projektleiter für Unterwelten. "Sobald wir es einschalten geht es abwärts [und] es Proben für eine bestimmte Zeit." Sobald Probenahme abgeschlossen ist, wird der Filter entfernt, versteckt in einem Kühler und an das Labor zur Analyse entnommen. Luigi wird inzwischen mit Bleichmittel ausgespült.

Das Team haben vor kurzem Kanalisation um Cambridge abgetastet und jetzt tun das gleiche für Boston. Aber es ist Frühzeit und Analyse und Interpretation der Daten ist eine Daueraufgabe. Während Abwasserproben untersucht werden können, um zum Beispiel die gesamte Palette von Metaboliten offenbaren, die sie enthalten, können sie auch ein gezielter, wie die Suche nach spezifischen Gene im Zusammenhang mit Antibiotika-Resistenz untersucht werden.

Auch das Team sind sehr Bewältigung logistische Rätseln: wie Ghaeli hervorhebt, Probenahme ist am besten, wenn von Seifen und Waschmitteln niedrig sind. Ausrüstung, ist auch in der Entwicklung – Luigi, z. B. wird bald werden ausgestattet mit einer Sammlung von Sensoren zur Feedback-weitere Daten, wie Durchflussmenge, aus den Abwasserkanälen. Demografische Daten müssen auch berücksichtigt werden, zusammen mit anderen Informationen aus den Nachbarschaften wie die Arten der Lebensmittelgeschäfte im Bereich.

Darüber hinaus sagt Alm, muss das Team einen Weg herauszufinden, genau was jede Abwasser Probe – Proportionen von Abfällen aus Fäkalien, Regenwasser, ausmachen und wie viele Menschen sind sie von sich einfallen lassen. "Sonst du siehst alles während des Tages zu gehen und alles gehen in der Nacht und das wird der Großteil Ihres Signals werden", sagt Alm. "Es ist irgendwie amüsant, um herauszufinden, dass die meisten Menschen bei 09:00 poop", fügt er hinzu, "aber abgesehen davon, dass..."

Es ist eine Herausforderung im Bereich schätzen. "Es ist eine coole Idee", sagt Professor Tim Spector, Leiter der britischen Darm Projekt und Autor von Der Diät-Mythosdes Projekts Unterwelten. "Um ehrlich zu sein es in wo ich denke, dass dieses ganze Gebiet passt." Aber er weist darauf hin, dass die Trennung der vielen Komponenten des Abwassers nicht trivial. "Ich denke, es ist sehr viel ein Pilot und es wird sehr schwer, all diese Dinge aussortieren."

Wie die Unterwelt glaubt Team – ein Genetiker, die das Potenzial des menschlichen Microbiome angenommen hat –, analysiert den Inhalt der Eingeweide Wissenschaftler neue Einblicke in die menschliche Gesundheit liefern könnte. "Ich kann sagen viel mehr über jemanden aus einer Stichprobe Poo als kann ich von einer DNA-Probe,", sagt er. Im Gegensatz zu Unterwelten nimmt das britische Darm-Projekt einen persönlicheren Ansatz, die Rekrutierung von Mitgliedern der Öffentlichkeit Beispiele sowie Angaben über ihre Ernährung und Lebensweise, Wissenschaftler, die ein detailliertes Bild des Einflusses von unserem Mikrobiota bauen helfen. Aber Spector glaubt, dass es eine Notwendigkeit für eine Änderung der Haltung in der Öffentlichkeit. "Ich denke, wir haben dieses große kulturelle Tabu über alles denken, das herauskommt, wie nutzlos und stinkenden Poo ist und nur eine böse Abfallprodukt ohne eigentlich gedacht, wie nützlich es für uns sein könnte", sagt er.

Das Projekt möglicherweise noch in den Kinderschuhen, aber Alm und Ratti haben eine größere Vision als das Studium der Kanalisation von Cambridge, MA. Gewonnen zu haben vor kurzem einen Zuschuss von $4m für die nächsten drei Jahre durch die Kuwait-MIT-Center für Naturressourcen und Umwelt, planen sie mit dem Kuwait-Institut für wissenschaftliche Forschung und Kuwait Universität Roll-out des Projekts nach Kuwait-Stadt am Ende des Jahres zu arbeiten. "Für mich ist es schwer vorstellbar, dass in 10 oder 15 Jahren jede Stadt keine ziemlich anspruchsvolle, haben viel größerem Maßstab Abwasser Überwachungsprogramm wird als auch was wir hier bauen", sagt Alm, seine Gedanken bereits schneidigen voraus.

Ob Wissenschaftler die ganzen Welt beginnen, einen Tauchgang für ihren Schacht abdeckt, bleibt abzuwarten. Aber wie Alm, Ratti ist überzeugt, dass die Geheimnisse der was unter unseren Straßen ist genauso wichtig wie die Bündelung unserer Ressourcen über ihnen ist. "Wir denken, dass es viel mehr sexy als Taxis ist", lacht er.

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