Замість кремнію — бактерії. Дослідники MIT створили живі компоненти, які працюють за принципом транзисторів і можуть об’єднуватися у біологічні схеми, здатні виконувати обчислення.
Команда використала бактерію Pantoea agglomerans та генетично змінила її так, щоб окремі клітини могли реагувати на хімічні сигнали й передавати їх далі. Фактично вчені створили своєрідні «живі перемикачі», які можна з’єднувати між собою.
Замість електричного струму тут рухаються молекули-сигнали. Одні бактеріальні «транзистори» вмикаються у відповідь на певну речовину, інші — вимикаються. Три додаткові штами виконують роль своєрідних реле, передаючи сигнал від одного компонента до наступного.
Бактерії вже вміють рахувати
Дослідники надрукували колонії бактерій на живильному агарі, розмістивши їх приблизно за 5 мм одна від одної. Так хімічні сигнали могли послідовно переходити від однієї колонії до іншої.
У результаті команда створила схеми, здатні обробляти кілька входів, перемикати сигнали між різними напрямками та навіть додавати два сигнали. Найбільша продемонстрована схема складалася з 24 бактеріальних колоній.
Звучить фантастично, але є один нюанс: одне обчислення займає близько восьми годин. Для смартфона це ціла вічність, однак дослідники й не намагаються створити заміну електронним комп’ютерам.
Комп’ютер прямо на рослині?
Саме тут починається найцікавіше. Вчені хочуть у майбутньому розміщувати такі біологічні схеми на коренях або листках рослин. Бактерії могли б аналізувати хімічні сигнали довкілля та визначати, наприклад, чи почалася посуха або атака шкідників. Після цього система могла б автоматично запустити потрібну реакцію — аж до вироблення речовини для захисту рослини.
Дослідження, опубліковане в Nature Chemical Biology, показує принципово новий підхід: комп’ютерні схеми можна створювати не лише з електронних деталей, а й із живих клітин.
І якщо ця технологія справді вийде за межі лабораторії, одного дня рослини можуть отримати власну «електроніку» — тільки замість мікросхем працюватимуть бактерії.