एक ऐसे कदम में जो जीव विज्ञान और आपके मदरबोर्ड के बीच की रेखा को धुंधला कर देता है, MIT के शोधकर्ताओं ने बैक्टीरिया को जीवित ट्रांजिस्टर के रूप में कार्य करने के लिए इंजीनियर किया है, जिससे जैविक 'सर्किट बोर्ड' बनते हैं जिन्हें पेट्री डिश पर मुद्रित किया जा सकता है। क्योंकि अगर एक चीज़ है जिसकी हमें ज़रूरत है, वह है अधिक सर्किटरी - बस इस बार, यह जैविक है।

पारंपरिक इलेक्ट्रॉनिक्स में, ट्रांजिस्टर विद्युत प्रवाह को नियंत्रित करने वाले स्विच के रूप में कार्य करते हैं। MIT प्रणाली में, इंजीनियर बैक्टीरियल कोशिकाएं कुछ ऐसा ही करती हैं, लेकिन इलेक्ट्रॉनों के बजाय, वे छोटे सिग्नलिंग अणुओं की गति को नियंत्रित करती हैं। ये अणु फिर जैविक सर्किट में अन्य घटकों तक जानकारी पहुंचाते हैं, अनिवार्य रूप से एक छोटा, गूदेदार कंप्यूटर नेटवर्क बनाते हैं।

शोधकर्ताओं ने दो प्रकार के बैक्टीरियल ट्रांजिस्टर और तीन अतिरिक्त बैक्टीरियल स्ट्रेन बनाए जो उनके बीच रिले के रूप में कार्य करते हैं। साथ में, ये पांच स्ट्रेन एक मॉड्यूलर टूलकिट बनाते हैं जिसे लगभग किसी भी प्रकार का सर्किट बनाने के लिए व्यवस्थित किया जा सकता है। अपने नए अध्ययन में, उन्होंने दो या तीन इनपुट जोड़ने और एकल इनपुट को चुने हुए गंतव्य तक निर्देशित करने में सक्षम सर्किट का प्रदर्शन किया। क्योंकि किसे बैक्टीरियल कैलकुलेटर की आवश्यकता नहीं है?

'हमने कुछ प्रारंभिक कंप्यूटर आर्किटेक्चर घटक बनाए हैं जो आमतौर पर उपयोग किए जाते हैं, लेकिन इन पांच स्ट्रेन के साथ कोई भी ऑपरेशन बनाया जा सकता है,' अध्ययन के प्रमुख लेखक और MIT पोस्टडॉक हामिद दोस्तहोसैनी पीएचडी '25 कहते हैं। अनुवाद: कंप्यूटिंग का भविष्य हल्के से अगर की गंध ले सकता है।

एक संभावित अनुप्रयोग इन जीवित सर्किटों को पौधों की पत्तियों या जड़ों पर रखना है, जहां वे पर्यावरणीय जानकारी संसाधित कर सकते हैं और पौधों को सूखे या कीटों के हमले जैसे तनावों का पता लगाने और प्रतिक्रिया करने में मदद कर सकते हैं। आखिरकार, बैक्टीरिया का एक उपयोग जिसमें एंटीबायोटिक्स या खराब भोजन शामिल नहीं है।

क्रिस्टोफर वोइगट, MIT के जैविक इंजीनियरिंग विभाग के प्रमुख, वरिष्ठ लेखक हैं, और पेपर हाल ही में नेचर केमिकल बायोलॉजी में प्रकाशित हुआ था। पूर्व MIT पोस्टडॉक हाओरोंग चेन ने भी योगदान दिया, संभवतः कुछ स्ट्रेन का नामकरण करके।

सिंथेटिक जीव विज्ञान सर्किट में आमतौर पर प्रोटीन और ट्रांसक्रिप्शन कारकों का उत्पादन करने के लिए कोशिकाओं को इंजीनियर करना शामिल होता है जो परस्पर क्रिया करते हैं। इन प्रणालियों को अणुओं का पता लगाने और प्रतिक्रिया उत्पन्न करने के लिए प्रोग्राम किया जा सकता है। हालांकि, उनकी जटिलता सीमित है क्योंकि प्रत्येक ऑपरेशन के लिए सिग्नल हस्तक्षेप से बचने के लिए अलग-अलग ट्रांसक्रिप्शन कारकों की आवश्यकता होती है। एक एकल कोशिका के अंदर एक सर्किट कितना जटिल हो सकता है, इसकी एक व्यावहारिक सीमा है - बहुत अधिक पैक करने से प्रोटीन उत्पादन मशीनरी अभिभूत हो जाती है। MIT टीम ने व्यक्तिगत कोशिकाओं को मॉड्यूलर घटकों के रूप में उपयोग करके इस समस्या को दरकिनार कर दिया, न कि पूरे सर्किट को एक जीवाणु में फिट करने की कोशिश की।

अपने घटकों के लिए, उन्होंने पैंटोइया एग्लोमेरन्स का उपयोग किया, एक जीवाणु जो आमतौर पर पौधों की सतहों पर बढ़ता है। उन्होंने बैक्टीरियल ट्रांजिस्टर के दो संस्करण इंजीनियर किए जो OC 6 नामक अणु पर प्रतिक्रिया करते हैं - एक अणु का सामना करने पर चालू हो जाता है, दूसरा बंद हो जाता है। प्रत्येक ट्रांजिस्टर एक दूसरे लक्ष्य अणु, OC 12 को भी समझता है। OC 12 की उपस्थिति और ट्रांजिस्टर की सक्रियण स्थिति के आधार पर, कोशिका OHC 14 नामक एक आउटपुट अणु उत्पन्न करती है। यह आणविक टेलीफोन के खेल की तरह है, लेकिन रसायन विज्ञान के साथ।

टीम ने पैंटोइया एग्लोमेरन्स के तीन स्ट्रेन को रिले के रूप में कार्य करने के लिए भी इंजीनियर किया, OHC 14 सिग्नल को दूसरे आउटपुट में परिवर्तित किया जो अगले ट्रांजिस्टर के लिए इनपुट के रूप में कार्य करता है। यह व्यक्तिगत घटकों को एक साथ 'वायर्ड' करने की अनुमति देता है, जैसे इलेक्ट्रॉनिक सर्किट बोर्ड पर हिस्से। उन्होंने OC 12 का पता लगाने वाले दो ट्रांजिस्टर का उपयोग करके एक द्विदिश स्विच भी बनाया, जो एक अलग स्विच इनपुट के आधार पर विभिन्न रिले के माध्यम से सूचना को रूट करता है।

सर्किट को इकट्ठा करने के लिए, उन्होंने बैक्टीरियल कॉलोनियों को अगर प्लेटों पर मुद्रित किया, प्रत्येक कॉलोनी को अपने पड़ोसी से लगभग 5 मिलीमीटर की दूरी पर रखा। यह सुनिश्चित करता है कि रासायनिक संकेत केवल अगली कॉलोनी तक पहुंचें, जिससे सूचना एक दिशा में बहती रहे। इस बारे में कोई शब्द नहीं है कि उन्होंने एक छोटी सोल्डरिंग आयरन का उपयोग किया।

शोधकर्ताओं ने दिखाया कि एक ही बैक्टीरियल ट्रांजिस्टर अपनी स्थिति के आधार पर कई तार्किक संचालन कर सकता है, जिसमें 'मल्टी-इनपुट,' 'या,' और 'निहितार्थ' गेट शामिल हैं।