Инженери от САЩ създадоха биологичен аналог на транзистора. Като свързаха взаимно бактерии, те сглобиха живи логически схеми, които вместо ток управляват потока от сигнални молекули. Разработвайки два типа транзистори и три щама-ретранслатори, екипът получи „строителни блокове“ за създаване на практически всякаква логическа схема. В бъдеще такива бактериални платки ще могат да помагат на растенията да преживеят засушаване или нападения от вредители.

Обичайните синтетични биологични схеми се изграждат вътре в една клетка, в която протеините и транскрипционните фактори изпълняват логически операции. Но този подход има ограничения: първо, броят на наличните транскрипционни фактори е ограничен; второ, клетката престава да функционира нормално, тъй като синтезът на протеини в нея е претоварен. Екипът от Масачузетския технологичен институт е избрал друг път: вместо да натъпчат цялата схема в една бактерия, те са разпределили логиката между отделни клетки-„транзистори“, които могат да се свързват помежду си като детайли върху печатна платка.

За създаването на биотранзистори изследователите са избрали бактерията Pantoea agglomerans. Един тип транзистори реагира на молекулата-превключвател OC-6 с включване, а друг — с изключване. Освен това и двата типа усещат присъствието на молекулата OC-12 и, в зависимост от това дали OC-12 е налице и в какво състояние се намира превключвателят, клетката произвежда изходната молекула OHC-14. По този начин транзисторът подава „сигнал“ само при определена комбинация от входни условия, пише MIT News.

Различните щамове

За да предават сигнала от един транзистор към друг, екипът е разработил три щама-ретранслатори. Те приемат молекулата OHC-14 и я преобразуват в сигнал, разбираем за следващия транзистор. По този начин сигналът се предава от една колония бактерии към друга. Колониите са отпечатани върху агаров гел на разстояние от около 5 мм една от друга, което определя посоката на информационния поток.

Използвайки тези компоненти, изследователите създадоха схеми, изпълняващи няколко логически операции. Освен това те са сглобили суматор (схема, която сумира два сигнала), устройство за едновременна обработка на няколко сигнала и демултиплексор, който насочва един входящ сигнал към един от няколкото възможни изхода в зависимост от управляващия сигнал. Най-голямата схема се състои от 24 колонии, свързани помежду си.

Всяко изчисление отнема около осем часа. Това, разбира се, не може да се сравни с електронен компютър, но е приемливо за приложение в биологичните системи. Ако бактериите по корените на растенията могат да извършват изчисления за една нощ, това е достатъчно бързо в рамките на вегетационния сезон.

В бъдеще подобни бактериални схеми могат да бъдат нанесени върху корените на растенията. Те ще усещат различните стресови сигнали — например, наличието на патоген, недостиг на вода или увреждане на тъканта — и в отговор ще синтезират необходимите молекули: фунгициди, антимикробни пептиди или регулатори на растежа. Тези растения ще могат сами да се диагностицират и лекуват, без генетична модификация на самата култура — достатъчно е да се „програмират“ симбионтните бактерии.