Un nou pas spre computerul biologic: au fost creaţi „tranzistori” într-o bacterie! (VIDEO)

Oamenii de ştiinţă au folosit ţesut biologic pentru a recrea unul dintre principalele componente ale unui computer modern într-o celulă vie.

Dispozitivul biologic se comportă precum un tranzistor, unul din „comutatoarele” minuscule ce se găsesc cu miliardele pe microcipurile ce realizează calcule.

Cercetătorii au demonstrat dispozitivul realizat în interiorul unei bacterii E. coli, una dintre cele mai folosite bacterii în ingineria genetică. Reuşita este un nou exemplu al progresului de care se bucură domeniul biologiei sintetice, ce permite inginerilor să modifice biologia.

Cercetătorii de la Universitatea Stanford au detaliat în jurnalul Science modul în care tranzistorii biologi ar putea fi conectaţi în interiorul celulelor vii pentru a realiza sarcini de calcul precum controlarea modului în care sunt exprimate genele într-un organism.

Oamenii de ştiinţă conduşi de Drew Endy au arătat că aceşti tranzistori biologic funcţionează precum nişte porţi logice, ce primesc semnale pe care le transformă în diverse ieşiri. 

Tranzistorii obişnuiţi controlează fluxul electronilor de-a lungul unor fire de metal. În acest dispozitiv biologic, intitulat „transcriptor”, firul este un filament de ADN, iar electronii sunt înlocuiţi de o enzimă.

Un cip modern al unui computer găzduieşte miliarde de tranzistori ce sunt legaţi pentru a rezolva calcule împreună. Acelaşi lucru poate fi realizat cu ajutorul transcriptorilor, fiecare dintre aceştia fiind construit din aproximativ 150 de litere din codul genetic.

Oamenii de ştiinţă doresc să construiască computere în celule vii pentru a realiza diferite sarcini utile. „Printre primele lucruri care pot fi realizate se numără biosenzorii mai precişi. Vom putea vedea dacă o celulă a fost expusă la diferite combinaţii de substanţe chimice şi vom putea recepta un semnal specific atunci când un anumit tipar interesant iese la iveală, să spunem glucoză plus cofeină”, detaliază Jerome Bonnet, unul din autorii acestui studiu.

„Pe termen lung, sperăm că biocomputerele vor putea fi folosite pentru a studia şi reprograma sistemele vii şi pentru a îmbunătăţii terapiile celulare”, a mai spus cercetătorul. Terapia celulare este un domeniu din medicină care foloseşte cunoştinţele din genetică şi din biologia celulară pentru a regenera şi pentru a înlocui ţesuturile şi organele bolnave.

Cercetătorii de la Stanford au decis să ofere gratuit design-ul transcriptorului şi al porţilor logice biologice pentru a stimula dezvoltarea domeniului biologiei sintetice. „Cea mai mare parte a biotehnologiei nici nu a fost concepută în imaginaţie, darămite realizată. Împărtăşind gratuit aceste instrumente de bază, toată lumea poate munci mai bine împreună”, a explicat Bonnet.

Specialiştii estimează că piaţa biologiei sintetice ar putea ajunge la 100 de miliarde de dolari. Din acest motiv, guvernul britanic a investit peste 100 de milioane de lire sterline în acest domeniu, cercetările fiind totodată finanţate masiv şi de către Pentagon.

Iată cum funcţionează „transcriptorul”:

Surse: The Guardian, Stanford