Inženýři z MIT vytvořili živé obvody z bakterií

Výzkumníci z Massachusettského technologického institutu (MIT) upravili bakterie tak, aby fungovaly jako tranzistory, čímž vytvořili živé obvody, které lze tisknout na růstové médium v Petriho miskách a provádět základní výpočetní logiku pomocí chemických signálů namísto elektřiny.

Jak to funguje

Studie publikovaná 17. srpna v časopise Nature Chemical Biology využila bakterii Pantoea agglomerans, která se běžně vyskytuje na povrchu rostlin. Hlavní autor Hamid Doosthosseini a vedoucí autor Christopher Voigt, vedoucí katedry biologického inženýrství na MIT, navrhli dva typy bakteriálních tranzistorů spolu se třemi kmeny relé, které předávají molekulární signály jedním směrem mezi koloniemi.techxplore+2

Tým vytiskl bakteriální kolonie na agarové misky ve vzdálenosti přibližně pěti milimetrů od sebe pomocí akustického manipulátoru kapalin. Fyzické uspořádání kolonií určuje funkci obvodu, což znamená, že výzkumníci mohou vytvářet různé výpočetní systémy pouhou změnou rozvržení namísto přepisování genetického kódu. Největší demonstrovaný obvod propojil 24 bakteriálních kolonií pro provádění aritmetických výpočtů a tým také předvedl logické členy OR, implikační operace a demultiplexor, který směruje signály na základě řídicího vstupu.news.mit+3

Pomalé, ale účelné

Tyto biologické obvody fungují mnohem pomaleji než ty křemíkové, jeden výpočet trvá přibližně osm hodin. Výzkumníci však argumentují, že rychlost není u biologických aplikací hlavním cílem, kde sledování zemědělské půdy nebo zdraví rostlin probíhá v řádu hodin, dnů a vegetačních období.knowridge+1

"Nesnažíme se nahradit počítače," uvedl Voigt podle oznámení MIT. Cílem je integrovat výpočetní kontrolu přímo do živých ekosystémů.news.mit

Budoucí využití

Tým předpokládá umístění bakteriálních obvodů na kořeny nebo listy rostlin, kde by mohly detekovat sucho, škůdce nebo choroby a spustit biologické reakce, jako je produkce fungicidů. Tento přístup také řeší dlouhodobé omezení v syntetické biologii: vtěsnání příliš mnoha funkcí do jedné buňky může přetížit její mechanismus pro tvorbu proteinů. Distribuce výpočtů mezi mnoho specializovaných kolonií tento problém obchází.interestingengineering+2

Výzkum byl částečně financován organizacemi DARPA a IARPA.interestingengineering