Biyoloji ile anakartınız arasındaki çizgiyi bulanıklaştıran bir hamleyle, MIT araştırmacıları bakterileri yaşayan transistörler olarak işlev görecek şekilde tasarladılar ve bir Petri kabına basılabilen biyolojik 'devre kartları' oluşturdular. Çünkü ihtiyacımız olan tek şey daha fazla devre ise - sadece bu sefer organik.

Geleneksel elektronikte transistörler, elektrik akımını kontrol eden anahtarlar gibi davranır. MIT sisteminde, tasarlanmış bakteri hücreleri benzer bir şey yapar, ancak elektronlar yerine küçük sinyal moleküllerinin hareketini düzenlerler. Bu moleküller daha sonra bilgiyi biyolojik devredeki diğer bileşenlere taşır ve esasen minik, yumuşak bir bilgisayar ağı oluşturur.

Araştırmacılar iki tip bakteri transistörü ve aralarında röle görevi gören üç ek bakteri türü oluşturdular. Birlikte, bu beş tür, neredeyse her tür devreyi kurmak için düzenlenebilen modüler bir araç seti oluşturur. Yeni çalışmalarında, iki veya üç girdiyi toplayabilen ve tek bir girdiyi seçilen bir hedefe yönlendirebilen devreler gösterdiler. Kimin bakteriyel bir hesap makinesine ihtiyacı yok ki?

'Yaygın olarak kullanılan bazı başlangıç bilgisayar mimarisi bileşenleri oluşturduk, ancak bu beş türle herhangi bir işlem kurulabilir' diyor MIT doktora sonrası araştırmacı ve çalışmanın baş yazarı Hamid Doosthosseini PhD '25. Çevirisi: Bilgisayarın geleceği hafifçe agar kokabilir.

Potansiyel bir uygulama, bu canlı devreleri bitki yapraklarına veya köklerine yerleştirmek ve burada çevresel bilgileri işleyip bitkilerin kuraklık veya haşere saldırıları gibi stresleri tespit etmesine ve yanıt vermesine yardımcı olmak. Sonunda, antibiyotik veya bozuk gıda içermeyen bir bakteri kullanımı.

MIT Biyolojik Mühendislik Bölümü başkanı Christopher Voigt kıdemli yazar olup, makale yakın zamanda Nature Chemical Biology'de yayınlandı. Eski MIT doktora sonrası araştırmacısı Haorong Chen de katkıda bulundu, muhtemelen birkaç türü adlandırarak.

Sentetik biyoloji devreleri tipik olarak, etkileşime giren proteinler ve transkripsiyon faktörleri üretmek için hücrelerin mühendisliğini içerir. Bu sistemler, molekülleri tespit etmek ve yanıtlar üretmek için programlanabilir. Ancak, karmaşıklıkları sınırlıdır çünkü her işlem, sinyal girişimini önlemek için farklı transkripsiyon faktörleri gerektirir. Tek bir hücre içinde bir devrenin ne kadar karmaşık olabileceğine dair pratik bir tavan vardır - çok fazla paketlemek protein üretim mekanizmasını bunaltır. MIT ekibi, tüm bir devreyi tek bir bakteriye sığdırmaya çalışmak yerine, modüler bileşenler olarak bireysel hücreleri kullanarak bunu aştı.

Bileşenleri için, bitki yüzeylerinde yaygın olarak büyüyen bir bakteri olan Pantoea agglomerans'ı kullandılar. OC 6 adlı bir moleküle yanıt veren iki versiyon bakteri transistörü tasarladılar - biri molekülle karşılaştığında açılır, diğeri kapanır. Her transistör ayrıca OC 12 adlı ikinci bir hedef molekülü algılar. OC 12'nin mevcut olup olmamasına ve transistörün aktivasyon durumuna bağlı olarak, hücre OHC 14 adlı bir çıktı molekülü üretir. Bu, kimyayla yapılan moleküler bir telefon oyunu gibi.

Ekip ayrıca, OHC 14 sinyalini bir sonraki transistör için girdi görevi gören başka bir çıktıya dönüştüren röleler olarak hareket etmek üzere üç Pantoea agglomerans türü tasarladı. Bu, bireysel bileşenlerin elektronik bir devre kartındaki parçalar gibi birbirine 'bağlanmasını' sağlar. Ayrıca, OC 12'yi algılayan iki transistör kullanarak, bilgiyi ayrı bir anahtar girdisine dayalı olarak farklı röleler aracılığıyla yönlendiren çift yönlü bir anahtar bile oluşturdular.

Devreleri birleştirmek için, bakteri kolonilerini agar plakalarına, her koloniyi komşusundan yaklaşık 5 milimetre uzağa yerleştirerek bastılar. Bu, kimyasal sinyallerin yalnızca bir sonraki koloniye ulaşmasını sağlar ve bilginin tek yönde akmasını sağlar. Küçük bir havya kullanıp kullanmadıklarına dair bir bilgi yok.

Araştırmacılar, aynı bakteri transistörünün konumuna bağlı olarak 'çok girdili', 'veya' ve 'imply' kapıları dahil olmak üzere birden fazla mantık işlemi gerçekleştirebileceğini gösterdiler. Bu çalışma, Savunma İleri Araştırma Projeleri Ajansı (DARPA) tarafından finanse edildi.