Кишечную палочку превратили в биокомпьютер

Молекулярные биологи из Массачусетского технологического университета перевоплотили кишечную палочку в конечный автомат — совокупность, которая принимает одно из нескольких состояний в зависимости от внешнего действия. Более того, бактерии запоминали те операции, каковые они делали. Изучение размещено в издании Science, коротко о нем информирует пресс-релиз MIT.

Создать компьютер на базе бактерии ученым удалось благодаря биоинженерии. Биологи ввели в кишечную палочку плазмиды — маленькие кольцевые молекулы ДНК, существующие раздельно от геномных хромосом. На них пребывала последовательность из нескольких генов, игравшая роль программы в опыте. В качестве ввода авторы применяли разные химические вещества, каковые активировали ферменты-рекомбиназы.

Последние модифицировали программы в плазмидной ДНК — кое-какие участки вырезались, кое-какие переворачивались «задом-наперед». В следствии этого изменялся состав белков, каковые синтезировала бактерия. Для наглядности авторы ввели в геном участки, кодирующие зеленый, красный и светло синий флуоресцентные белки.

Схема работы бактерии-компьютера. Nathaniel Roquet et al. / Science, 2016

Всего авторы создали два варианта организмов. Первый из них имел возможность принимать два разных ввода и, в зависимости от последовательности вводов быть в пяти разных состояниях. Второй имел возможность распознавать три разных вещества в качестве ввода и быть в 16 разных состояниях. В роли вводного сигнала биологи выбрали антибиотик-аналог тетрациклина, арабинозу (сахар) и препарат DAPG.

Состояние бактерии возможно выяснить по свечению вырабатывающихся флуоресцентных белков. К примеру, при введении двух веществ в одном порядке бактерия светилась в зелёном диапазонах и красном, а при трансформации порядка введения тех же самых веществ — в красном и светло синий.

Примечательно, что ДНК одновременно и хранит данные о введенных веществах и осуществляет контроль синтез флуоресцентных белков. Для колонии бактерий с двумя вводами и пятью состояниями как минимум 97 процентов организмов реагировали ожидаемым образом на внешний раздражитель. Для более продвинутых бактерий-компьютеров «верно» реагировали не меньше 88 процентов организмов. 

По словам ученых, такие биологические компьютеры окажут помощь лучше разобраться в том, как происходит разделение клеток, к примеру, превращение стволовых клеток в клетки тканей организма. Не смотря на то, что факторы, регулирующие эти процессы, прекрасно известны, то, как их действие в организме организовано во времени, изучено не хорошо. Конечные автоматы окажут помощь узнать, в какой последовательности вещества запускают процессы в клетках. 

Это не первый случай применения живых организмов для вычислительных совокупностей. Так, ранее та же группа исследователей вынудила бактерии делать разные логические операции подобным образом. Мы кроме этого писали об опыте, разрешившем объединить мозг нескольких мышей для прогнозирования погоды и о создании распределенной сети из мозгов мартышек.

Кроме этого для вычислений биологи приспособили протеиновые нити.

Создатель: Владимир Королёв

Случайные записи:

• Стволовые клетки пуповинной крови помогут в лечении детей -аутистов
• Кремниевый конструктор биологических макромолекул

Избавляюсь от кишечной палочки

Похожие статьи, которые вам понравятся:

• Кишечную палочку научили производить дизельное топливо

  Биотехнологи в первый раз создали штамм кишечной палочки, талантливый перерабатывать жиры в вещества, каковые не отличаются по своим качествам от…

• Кишечные бактерии превратили пшеницу в прекурсор бензина

  Интернациональная группа исследователей создала разработку, которая разрешает создавать каприновую кислоту — главной компонент бензиновых фракций и…

• Наночастицы против синегнойной палочки

  Исследователи из университета Северной Каролины (США) нашли метод борьбы с страшнейшими бактериями, устойчивыми ко всем антибиотикам. Внутрибольничная…

• Кишечный вирус помогает иммунитету

  Мышиный норовирус делает в кишечнике частично ту же работу, которой в большинстве случаев заняты бактерии: он регулирует работу местных иммунных клеток и…