Em uma jogada que borra a linha entre biologia e sua placa-mãe, pesquisadores do MIT projetaram bactérias para funcionarem como transistores vivos, criando 'placas de circuito' biológicas que podem ser impressas em uma placa de Petri. Porque se há uma coisa que precisamos, é de mais circuitos - só que desta vez, orgânicos.

Em eletrônicos convencionais, transistores atuam como interruptores controlando a corrente elétrica. No sistema do MIT, células bacterianas modificadas fazem algo similar, mas em vez de elétrons, elas regulam o movimento de pequenas moléculas sinalizadoras. Essas moléculas então carregam informações para outros componentes no circuito biológico, essencialmente criando uma rede de computadores minúscula e mole.

Os pesquisadores construíram dois tipos de transistores bacterianos e três cepas bacterianas adicionais que atuam como relés entre eles. Juntas, essas cinco cepas formam um kit de ferramentas modular que pode ser arranjado para construir quase qualquer tipo de circuito. Em seu novo estudo, eles demonstraram circuitos capazes de somar duas ou três entradas e direcionar uma única entrada para um destino escolhido. Porque quem não precisa de uma calculadora bacteriana?

'Construímos alguns componentes iniciais de arquitetura de computador que são comumente usados, mas qualquer operação pode ser construída com essas cinco cepas', diz Hamid Doosthosseini PhD '25, pós-doutorando do MIT e autor principal do estudo. Tradução: O futuro da computação pode cheirar levemente a ágar.

Uma aplicação potencial é colocar esses circuitos vivos em folhas ou raízes de plantas, onde eles poderiam processar informações ambientais e ajudar as plantas a detectar e responder a estresses como seca ou ataques de pragas. Finalmente, um uso para bactérias que não envolve antibióticos ou comida estragada.

Christopher Voigt, chefe do Departamento de Engenharia Biológica do MIT, é o autor sênior, e o artigo foi recentemente publicado na Nature Chemical Biology. O ex-pós-doutorando do MIT Haorong Chen também contribuiu, presumivelmente nomeando algumas cepas.

Circuitos de biologia sintética tipicamente envolvem a engenharia de células para produzir proteínas e fatores de transcrição que interagem. Esses sistemas podem ser programados para detectar moléculas e produzir respostas. No entanto, sua complexidade é limitada porque cada operação requer fatores de transcrição distintos para evitar interferência de sinal. Há um teto prático para o quão complicado um circuito pode ficar dentro de uma única célula - empacotar muitos sobrecarrega a maquinaria de produção de proteínas. A equipe do MIT contornou isso usando células individuais como componentes modulares, não tentando enfiar um circuito inteiro em uma bactéria.

Para seus componentes, eles usaram Pantoea agglomerans, uma bactéria que comumente cresce em superfícies de plantas. Eles projetaram duas versões de transistores bacterianos que respondem a uma molécula chamada OC 6 - um liga quando encontra a molécula, o outro desliga. Cada transistor também sente uma segunda molécula alvo, OC 12. Dependendo se OC 12 está presente e o estado de ativação do transistor, a célula produz uma molécula de saída chamada OHC 14. É como um jogo de telefone molecular, mas com química.

A equipe também projetou três cepas de Pantoea agglomerans para atuar como relés, convertendo o sinal OHC 14 em outra saída que serve como entrada para o próximo transistor. Isso permite que componentes individuais sejam 'conectados' juntos, muito parecido com partes em uma placa de circuito eletrônico. Eles até construíram um interruptor bidirecional usando dois transistores que detectam OC 12, roteando informações através de diferentes relés com base em uma entrada de interruptor separada.

Para montar circuitos, eles imprimiram colônias bacterianas em placas de ágar, espaçando cada colônia cerca de 5 milímetros de sua vizinha. Isso garante que sinais químicos alcancem apenas a próxima colônia, mantendo o fluxo de informações em uma direção. Nenhuma palavra sobre se eles usaram um ferro de solda minúsculo.

Os pesquisadores mostraram que o mesmo transistor bacteriano poderia realizar múltiplas operações lógicas dependendo de sua posição, incluindo portas 'multi-entrada', 'ou' e 'implica'. Ao