MIT inžinieriai sukūrė gyvas grandines iš bakterijų

Masačusetso technologijos instituto (MIT) tyrėjai modifikavo bakterijas taip, kad jos veiktų kaip tranzistoriai, sukurdami gyvas grandines, kurias galima atspausdinti ant auginimo terpės Petri lėkštelėse ir atlikti pagrindines skaičiavimo operacijas naudojant cheminius signalus vietoj elektros.

Kaip tai veikia

Rugpjūčio 17 d. žurnale Nature Chemical Biology paskelbtame tyrime naudota bakterija Pantoea agglomerans, dažnai aptinkama ant augalų paviršių. Pagrindinis autorius Hamidas Doosthosseini ir vyresnysis autorius Christopheris Voigtas, vadovaujantis MIT Biologinės inžinerijos katedrai, suprojektavo dviejų tipų bakterinius tranzistorius bei tris relių atmainas, kurios perduoda molekulinius signalus viena kryptimi tarp kolonijų.techxplore+2

Komanda atspausdino bakterijų kolonijas ant agaro plokštelių maždaug penkių milimetrų atstumu, naudodama akustinį skysčių tvarkytuvą. Fizinis kolonijų išdėstymas lemia grandinės funkciją, todėl tyrėjai gali kurti skirtingas skaičiavimo sistemas tiesiog keisdami išdėstymą, o ne perrašydami genetinį kodą. Didžiausia pademonstruota grandinė sujungė 24 bakterijų kolonijas aritmetiniams skaičiavimams atlikti, taip pat komanda pademonstravo OR vartus, implikacijos operacijas ir demultipleksorių, kuris nukreipia signalus pagal valdymo įvestį.news.mit+3

Lėta, bet tikslinga

Šios biologinės grandinės veikia daug lėčiau nei silicio pagrindu sukurtos, vienas skaičiavimas užtrunka apie aštuonias valandas. Tačiau tyrėjai teigia, kad biologinėms reikmėms greitis nėra svarbiausias, nes žemės ūkio dirvožemio ar augalų sveikatos stebėjimas vyksta valandomis, dienomis ir augimo sezonais.knowridge+1

"Mes nesiekiame pakeisti kompiuterių," teigė Voigtas, remiantis MIT pranešimu. Tikslas yra įterpti skaičiavimo kontrolę tiesiai į gyvas ekosistemas.news.mit

Ateities pritaikymas

Komanda numato bakterines grandines dėti ant augalų šaknų ar lapų, kur jos galėtų aptikti sausrą, kenkėjus ar ligas ir sukelti biologinius atsakus, pavyzdžiui, gaminti fungicidus. Šis metodas taip pat sprendžia ilgalaikį sintetinės biologijos apribojimą: per didelis funkcijų kiekis vienoje ląstelėje gali perkrauti jos baltymų gamybos mechanizmą. Skaičiavimų paskirstymas tarp daugelio specializuotų kolonijų padeda išvengti šio kliūties.interestingengineering+2

Tyrimas buvo iš dalies finansuojamas DARPA ir IARPA.interestingengineering