O echipă de la MIT a conectat bacterii pentru a crea tranzistori vii

Adaugă-ne ca sursă preferată

Urmărește-ne in Discover

Cercetătorii de la MIT au creat bacterii care pot funcționa asemenea unor plăci de circuite, permițând realizarea unor „tranzistori vii” care pot fi imprimați pe un mediu de cultură într-un vas Petri.

În circuitele electronice, tranzistorii funcționează ca niște întrerupătoare care pornesc sau opresc curentul. În circuitele biologice dezvoltate de cercetători, acești „tranzistori vii” bacterieni controlează circulația unor molecule mici, care transmit semnale către alte componente ale circuitului.

Echipa a proiectat două tipuri de tranzistori și trei tulpini bacteriene capabile să transmită informații între aceștia. Aceste celule oferă elementele necesare pentru construirea unei game largi de circuite. Cercetătorii au demonstrat deja sisteme capabile să adune două sau trei semnale de intrare ori să direcționeze un semnal către o anumită zonă a circuitului.

„Am construit câteva componente de bază folosite în arhitectura calculatoarelor, dar cu aceste cinci tulpini poate fi realizată practic orice operație”, spune Hamid Doosthosseini, cercetător postdoctoral la MIT și autor principal al studiului.

Cum au fost creați acești tranzistori vii?

Pentru a construi tranzistorii biologici, cercetătorii au folosit Pantoea agglomerans, o bacterie care se dezvoltă frecvent pe suprafețe, inclusiv pe plante. Au creat două tipuri de tranzistori care pot fi pornite sau oprite de molecula OC-6. Ambele detectează și o altă moleculă, OC-12, iar combinația dintre cele două semnale determină producerea unei molecule de ieșire, OHC-14.

Trei tulpini de Pantoea agglomerans au fost folosite drept relee, transformând semnalul OHC-14 într-unul care îi poate fi transmis următorului tranzistor. Astfel, bacteriile pot fi „conectate” între ele într-un mod asemănător componentelor unei plăci electronice.

Circuitele sunt create prin imprimarea unor colonii bacteriene pe plăci cu agar, un mediu de cultură. Coloniile sunt amplasate la aproximativ 5 milimetri una de alta, astfel încât semnalele să ajungă doar la cea mai apropiată colonie și să fie transmise apoi mai departe.

Cercetătorii au demonstrat circuite capabile să efectueze mai multe operații logice și au construit sisteme mai complexe, inclusiv unul care poate aduna două semnale. Cel mai mare circuit realizat conține 24 de colonii bacteriene conectate între ele, scrie TechXplore.

„Acest studiu arată că putem ajunge la funcții mai complexe prin conectarea unor funcții mai simple realizate de celule individuale. Din punct de vedere computațional, nu există nimic ce poate face iPhone-ul tău și aceste circuite să nu poată face”, spune Christopher Voigt, coordonatorul Departamentului de Inginerie Biologică al MIT și autor principal al studiului.

Cât de „performante” sunt aceste bacterii?

Un calcul realizat de aceste circuite durează aproximativ opt ore, mult mai mult decât în cazul unui computer obișnuit. Pentru aplicațiile biologice, însă, cercetătorii consideră că acest interval este suficient.

„Nu încercăm să înlocuim calculatoarele, ci să introducem capacitatea de calcul în biologie”, explică Voigt. În viitor, astfel de circuite ar putea fi aplicate pe rădăcinile sau frunzele plantelor pentru a detecta seceta ori atacurile dăunătorilor. Detectarea unui anumit semnal ar putea declanșa apoi un răspuns, precum producerea unei substanțe fungicide.

Studiul a fost publicat în Nature Chemical Biology.

Vă recomandăm să citiți și:

Anatomia fără bisturiu. Pot „cadavrele digitale” să înlocuiască disecția clasică?

Cercetătorii tocmai au imprimat 3D unul dintre cele mai dure metale de pe Pământ

O proteină cheie din carne a fost crescută în salata verde pentru prima dată

Cercetătorii au creat câini la care oamenii să nu fie alergici