MIT:n insinöörit rakensivat eläviä piirilevyjä bakteereista

Massachusetts Institute of Technologyn tutkijat ovat muokanneet bakteereja toimimaan transistoreina, luoden "eläviä piirilevyjä", joita voidaan tulostaa petrimaljojen kasvualustoille ja jotka suorittavat peruslaskentaa kemiallisten signaalien, eivät sähkön, avulla.

Miten se toimii

Tutkimus, joka julkaistiin Nature Chemical Biology -lehdessä 17. elokuuta, käytti Pantoea agglomerans -bakteeria, jota esiintyy yleisesti kasvien pinnoilla. Pääkirjoittaja Hamid Doosthosseini ja vanhempi kirjoittaja Christopher Voigt, MIT:n biologisen tekniikan osaston johtaja, suunnittelivat kahdenlaisia bakteeritransistoreita sekä kolme relekantaa, jotka välittävät molekyyliviestejä yhteen suuntaan pesäkkeiden välillä.techxplore+2

Ryhmä tulosti bakteeripesäkkeitä agar-levyille noin viiden millimetrin etäisyydelle toisistaan käyttäen akustista nesteenkäsittelylaitetta. Pesäkkeiden fyysinen järjestely määrittää piirin toiminnan, mikä tarkoittaa, että tutkijat voivat rakentaa erilaisia laskentajärjestelmiä muuttamalla vain asettelua geneettisen koodin uudelleenkirjoittamisen sijaan. Suurin demonstroitu piiri yhdisti 24 bakteeripesäkettä aritmeettisten laskutoimitusten suorittamiseen, ja ryhmä osoitti myös OR-portteja, implikaatio-operaatioita sekä demultiplekserin, joka reitittää signaaleja ohjaussyötteen perusteella.news.mit+3

Hidasta mutta tarkoituksenmukaista

Nämä biologiset piirit toimivat huomattavasti hitaammin kuin pii-pohjaiset – yksi laskutoimitus vie noin kahdeksan tuntia. Tutkijat kuitenkin argumentoivat, että nopeus ei ole olennaista biologisissa sovelluksissa, joissa maatalousmaan tai kasvien terveyden seuranta tapahtuu tuntien, päivien ja kasvukausien aikana.knowridge+1

"Emme yritä korvata tietokoneita", Voigt sanoi MIT:n tiedotteen mukaan. Tavoitteena on upottaa laskennallinen ohjaus suoraan eläviin ekosysteemeihin.news.mit

Tulevaisuuden sovellukset

Ryhmä visioi bakteeripiirien sijoittamista kasvien juuriin tai lehtiin, missä ne voisivat havaita kuivuutta, tuholaisia tai tauteja ja käynnistää biologisia vasteita, kuten sienimyrkyn tuotannon. Lähestymistapa ratkaisee myös synteettisen biologian pitkäaikaisen rajoitteen: liian monen toiminnon ahtaminen yhteen soluun voi ylikuormittaa sen proteiineja valmistavan koneiston. Laskennan jakaminen useisiin erikoistuneisiin pesäkkeisiin välttää tämän pullonkaulan.interestingengineering+2

Tutkimus sai osittaista rahoitusta DARPA:lta ja IARPA:lta.interestingengineering