MIT-ის ინჟინრებმა ბაქტერიებისგან ცოცხალი მიკროსქემები შექმნეს

მასაჩუსეტსის ტექნოლოგიური ინსტიტუტის (MIT) მკვლევარებმა ბაქტერიები ისე დააპროგრამეს, რომ ისინი ტრანზისტორების ფუნქციას ასრულებენ. შედეგად შეიქმნა "ცოცხალი მიკროსქემები", რომელთა დაბეჭდვა პეტრის ჯამებში, საკვებ არეზეა შესაძლებელი. ისინი ელექტროენერგიის ნაცვლად ქიმიური სიგნალების გამოყენებით ასრულებენ საბაზისო ლოგიკურ გამოთვლებს.

როგორ მუშაობს ეს

17 აგვისტოს Nature Chemical Biology-ში გამოქვეყნებულ კვლევაში გამოყენებული იყო ბაქტერია Pantoea agglomerans, რომელიც ხშირად გვხვდება მცენარეთა ზედაპირზე. მთავარმა ავტორმა ჰამიდ დუსჰოსეინიმ და უფროსმა ავტორმა კრისტოფერ ვოიგტმა, MIT-ის ბიოლოგიური ინჟინერიის დეპარტამენტის ხელმძღვანელმა, შეიმუშავეს ბაქტერიული ტრანზისტორების ორი ტიპი და სამი რელეს შტამი, რომლებიც მოლეკულურ სიგნალებს კოლონიებს შორის ცალმხრივად გადასცემენ.techxplore+2

გუნდმა ბაქტერიული კოლონიები აგარის ფირფიტებზე აკუსტიკური სითხის მანიპულატორის გამოყენებით, დაახლოებით ხუთი მილიმეტრის დაშორებით დაბეჭდა. კოლონიების ფიზიკური განლაგება განსაზღვრავს სქემის ფუნქციას, რაც იმას ნიშნავს, რომ მკვლევარებს შეუძლიათ შექმნან სხვადასხვა გამოთვლითი სისტემა მხოლოდ განლაგების შეცვლით და არა გენეტიკური კოდის გადაწერით. ყველაზე დიდმა დემონსტრირებულმა სქემამ 24 ბაქტერიული კოლონია დააკავშირა არითმეტიკული გამოთვლების შესასრულებლად. გუნდმა ასევე აჩვენა OR კარიბჭეები, იმპლიკაციის ოპერაციები და დემულტიპლექსერი, რომელიც სიგნალებს მართვის შეყვანის საფუძველზე ანაწილებს.news.mit+3

ნელი, მაგრამ მიზანმიმართული

ეს ბიოლოგიური სქემები სილიკონის ჩიპებზე ბევრად ნელა მუშაობს: ერთ გამოთვლას დაახლოებით რვა საათი სჭირდება. თუმცა, მკვლევარები ამტკიცებენ, რომ სიჩქარე მეორეხარისხოვანია ბიოლოგიური აპლიკაციებისთვის, სადაც სასოფლო-სამეურნეო ნიადაგის ან მცენარის ჯანმრთელობის მონიტორინგი საათების, დღეების ან მთელი სეზონების განმავლობაში მიმდინარეობს.knowridge+1

"ჩვენ არ ვცდილობთ კომპიუტერების ჩანაცვლებას", – განაცხადა ვოიგტმა MIT-ის განცხადების თანახმად. მიზანი არის გამოთვლითი კონტროლის პირდაპირ ცოცხალ ეკოსისტემებში ჩანერგვა.news.mit

სამომავლო გამოყენება

გუნდი გეგმავს ბაქტერიული სქემების განთავსებას მცენარის ფესვებზე ან ფოთლებზე, სადაც მათ შეეძლებათ გვალვის, მავნებლების ან დაავადებების აღმოჩენა და ბიოლოგიური რეაქციების გამოწვევა, მაგალითად, ფუნგიციდის წარმოება. ეს მიდგომა ასევე წყვეტს სინთეზურ ბიოლოგიაში არსებულ ხანგრძლივ პრობლემას: ერთ უჯრედში ძალიან ბევრი ფუნქციის მოთავსებამ შეიძლება გადატვირთოს მისი ცილის მწარმოებელი მექანიზმი. გამოთვლების განაწილება ბევრ სპეციალიზებულ კოლონიაზე ამ შეფერხებას თავიდან აცილებს.interestingengineering+2

კვლევა ნაწილობრივ დაფინანსდა DARPA-სა და IARPA-ს მიერ.interestingengineering