Naukowcom udało się zbudować pewne podstawowe komponenty urządzeń cyfrowych z bakterii jelitowych i kwasu dezoksyrybonukleinowego (DNA). Osiągnięcie to może doprowadzić do powstania mikroskopijnych komputerów biologicznych.

W artykule opublikowanym w czasopiśmie Nature Communications zespół z Imperial College London w Wlk. Brytanii wyjaśnia, w jaki sposób powstały zaawansowane, biologiczne "bramki logiczne" - przetwarzające informacje w komputerach i mikroprocesorach - z nieszkodliwych bakterii zasiedlających jelita człowieka i DNA.

Te najnowsze badania opierają się na wcześniejszych pracach, które jedynie wykazały, że biologiczne bramki logiczne można zbudować, a teraz zespołowi udało się je faktycznie stworzyć.

Jeden z autorów raportu z badań, profesor Richard Kitney z Imperial College London, powiedział: "Bramki logiczne to podstawowe elementy budulcowe zespołu układów krzemowych, na których bazuje cała nasza epoka cyfrowa. Bez nich nie moglibyśmy przetwarzać informacji cyfrowych. Teraz, kiedy wykazaliśmy, że potrafimy replikować te części za pomocą bakterii i DNA, mamy nadzieję, iż dzięki naszym pracom powstanie nowa generacja procesorów biologicznych, których zastosowania w przetwarzaniu informacji mogą być równie istotne, jak ich odpowiedników elektronicznych."

To oznacza, że te najnowsze osiągnięcia naukowe mogą przełożyć się na czujniki pływające wewnątrz tętnic i wykrywające gromadzenie się płytek, aby szybko dostarczyć leki do dotkniętego obszaru. Pośród innych zastosowań mogą znaleźć się czujniki do wykrywania i niszczenia komórek nowotworowych wewnątrz organizmu oraz urządzenia monitorujące zanieczyszczenia, które można rozmieszczać w otoczeniu w celu wykrywania i neutralizowania niebezpiecznych toksyn, takich jak arsen.

Zespół pokazał, jak biologiczna bramka logiczna potrafi kopiować sposób, w jaki elektroniczna bramka logiczna przetwarza informacje, przełączając się na tryb "włączony" lub "wyłączony". Naukowcy zbudowali swego rodzaju bramkę logiczną zwaną "bramką AND" z bakterii Escherichia coli (E. Coli), które normalnie występują w jelicie krętym. Zespół zmienił E. Coli wykorzystując zmodyfikowany kwas DNA, który przeprogramował je do przełączania się po pobudzeniu środkami chemicznymi w tryb włączony i wyłączony niczym ich elektroniczne odpowiedniki.

Kolejną ważną cechą tych biologicznych bramek logicznych jest ich modułowość, co oznacza, że można je ze sobą łączyć, aby uzyskać różne typy bardziej złożonych bramek logicznych w podobny sposób, w jaki budowane są komponenty elektroniczne. Naukowcy zbudowali "bramkę NOT" i połączyli ją z "bramką AND", aby uzyskać bardziej złożoną "bramkę NAND".

Teraz zespół ma nadzieję kontynuować prace i dalej łączyć ze sobą tyle bramek logicznych ile tylko się da, aby sprawdzić, jakie innowacyjne rozwiązania może takie łączenie przynieść.

© Unia Europejska 2005 - 2011

Źródło: CORDIS

Referencje dokumentu: Wang, B., et al. (2011) 'Engineering modular and orthogonal genetic logic gates for robust digital-like synthetic biology', Nature Communications. DOI: 10.1038/ncomms1516.