Des ingénieurs du MIT créent des circuits vivants à partir de bactéries

Des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology ont modifié des bactéries pour qu'elles fonctionnent comme des transistors, créant ainsi des "circuits vivants" qui peuvent être imprimés sur un milieu de croissance dans des boîtes de Petri et effectuer une logique computationnelle de base en utilisant des signaux chimiques plutôt que de l'électricité.

Comment ça marche

L'étude, publiée dans Nature Chemical Biology le 17 août, a utilisé une bactérie appelée Pantoea agglomerans, couramment présente sur les surfaces végétales. L'auteur principal Hamid Doosthosseini et l'auteur senior Christopher Voigt, chef du département de génie biologique du MIT, ont conçu deux types de transistors bactériens ainsi que trois souches de relais qui transmettent des signaux moléculaires dans une seule direction entre les colonies.techxplore+2

L'équipe a imprimé des colonies bactériennes sur des plaques de gélose à environ cinq millimètres d'intervalle à l'aide d'un manipulateur de liquide acoustique. L'agencement physique des colonies détermine la fonction du circuit, ce qui signifie que les chercheurs peuvent construire différents systèmes computationnels simplement en modifiant la disposition plutôt qu'en réécrivant le code génétique. Le plus grand circuit démontré reliait 24 colonies bactériennes pour exécuter des calculs arithmétiques, et l'équipe a également démontré des portes OU, des opérations d'implication et un démultiplexeur qui achemine les signaux en fonction d'une entrée de contrôle.news.mit+3

Lent mais utile

Ces circuits biologiques fonctionnent beaucoup plus lentement que ceux en silicium : un seul calcul prend environ huit heures. Mais les chercheurs soutiennent que la vitesse n'est pas l'essentiel pour les applications biologiques, où la surveillance des sols agricoles ou de la santé des plantes se déroule sur des heures, des jours et des saisons de croissance.knowridge+1

"Nous n'essayons pas de remplacer les ordinateurs", a déclaré Voigt, selon l'annonce du MIT. L'objectif est d'intégrer le contrôle computationnel directement dans les écosystèmes vivants.news.mit

Applications futures

L'équipe envisage de placer des circuits bactériens sur les racines ou les feuilles des plantes, où ils pourraient détecter la sécheresse, les nuisibles ou les maladies et déclencher des réponses biologiques telles que la production d'un fongicide. L'approche résout également une limitation de longue date en biologie synthétique : accumuler trop de fonctions dans une seule cellule peut surcharger sa machinerie de production de protéines. La distribution du calcul sur de nombreuses colonies spécialisées permet de contourner ce goulot d'étranglement.interestingengineering+2

La recherche a reçu un financement partiel de la DARPA et de l'IARPA.interestingengineering