MIT-ի ինժեներները բակտերիաներից կենդանի միկրոսխեմաներ են ստեղծել

Մասաչուսեթսի տեխնոլոգիական ինստիտուտի (MIT) հետազոտողները բակտերիաներին ծրագրավորել են որպես տրանզիստորներ գործելու համար՝ ստեղծելով "կենդանի միկրոսխեմաներ", որոնք կարող են տպագրվել Պետրիի թասերի մեջ՝ սննդային միջավայրի վրա, և կատարել հիմնական տրամաբանական հաշվարկներ՝ էլեկտրականության փոխարեն օգտագործելով քիմիական ազդանշաններ:

Ինչպես է այն աշխատում

Օգոստոսի 17-ին Nature Chemical Biology-ում հրապարակված ուսումնասիրության մեջ օգտագործվել է Pantoea agglomerans բակտերիան, որը հաճախ հանդիպում է բույսերի մակերեսին: Հիմնական հեղինակ Համիդ Դուսհոսեինին և ավագ հեղինակ Քրիստոֆեր Վոյգտը՝ MIT-ի կենսաբանական ճարտարագիտության բաժնի ղեկավարը, նախագծել են բակտերիալ տրանզիստորների երկու տեսակ և երեք ռելեային շտամներ, որոնք մոլեկուլային ազդանշանները միակողմանի փոխանցում են գաղութների միջև:techxplore+2

Թիմը բակտերիալ գաղութները տպագրել է ագարային թիթեղների վրա՝ օգտագործելով ակուստիկ հեղուկի մանիպուլյատոր՝ մոտ հինգ միլիմետր հեռավորության վրա: Գաղութների ֆիզիկական դասավորությունը որոշում է սխեմայի գործառույթը, ինչը նշանակում է, որ հետազոտողները կարող են ստեղծել տարբեր հաշվողական համակարգեր՝ պարզապես փոխելով դասավորությունը, այլ ոչ թե վերագրելով գենետիկական կոդը: Ամենամեծ ցուցադրված սխեման կապել է 24 բակտերիալ գաղութ՝ թվաբանական հաշվարկներ կատարելու համար, և թիմը նաև ցուցադրել է OR դարպասներ, իմպլիկացիոն գործողություններ և դեմուլտիպլեքսոր, որն ազդանշանները բաշխում է կառավարման մուտքի հիման վրա:news.mit+3

Դանդաղ, բայց նպատակային

Այս կենսաբանական սխեմաները աշխատում են սիլիցիումային չիպերից շատ ավելի դանդաղ. մեկ հաշվարկը տևում է մոտ ութ ժամ: Այնուամենայնիվ, հետազոտողները պնդում են, որ արագությունը երկրորդական է կենսաբանական կիրառությունների համար, որտեղ գյուղատնտեսական հողի կամ բույսերի առողջության մոնիտորինգը տեղի է ունենում ժամերի, օրերի կամ ամբողջ սեզոնների ընթացքում:knowridge+1

"Մենք չենք փորձում փոխարինել համակարգիչները", — ասել է Վոյգտը MIT-ի հայտարարության համաձայն: Նպատակը հաշվողական վերահսկողությունը անմիջապես կենդանի էկոհամակարգերի մեջ ներդնելն է:news.mit

Ապագա կիրառություններ

Թիմը նախատեսում է բակտերիալ սխեմաները տեղադրել բույսերի արմատների կամ տերևների վրա, որտեղ նրանք կարող են հայտնաբերել երաշտը, վնասատուները կամ հիվանդությունները և առաջացնել կենսաբանական արձագանքներ, օրինակ՝ ֆունգիցիդի արտադրություն: Այս մոտեցումը նաև լուծում է սինթետիկ կենսաբանության մեջ առկա երկարատև խնդիրը. մեկ բջջի մեջ չափազանց շատ գործառույթներ տեղավորելը կարող է ծանրաբեռնել սպիտակուց արտադրող նրա մեխանիզմը: Հաշվարկների բաշխումը բազմաթիվ մասնագիտացված գաղութների վրա շրջանցում է այդ խոչընդոտը:interestingengineering+2

Հետազոտությունը մասամբ ֆինանսավորվել է DARPA-ի և IARPA-ի կողմից:interestingengineering