Специалисты Массачусетского технологического института создали бактерии, способные выполнять функции транзисторов. Из таких клеток можно формировать живые «печатные платы» на питательной среде в чашке Петри. Вместо электрического тока система использует небольшие сигнальные молекулы, передающие информацию между элементами биологической схемы.
Учёные разработали два вида бактериальных транзисторов и ещё три штамма, работающих как передатчики сигналов. Эти пять компонентов можно комбинировать для создания различных схем. В ходе экспериментов исследователи собрали системы, которые складывали два или три входных сигнала, а также направляли один сигнал к выбранному участку.
Для работы использовали бактерию Pantoea agglomerans, которая встречается на поверхностях растений. Один вариант транзистора активируется при контакте с молекулой OC 6, другой, напротив, отключается. Клетки также распознают молекулу OC 12 и в зависимости от условий вырабатывают сигнал OHC 14.
Три дополнительных штамма преобразуют OHC 14 в новый сигнал, который становится входом для следующего транзистора. Бактериальные колонии печатали на агаровой среде на расстоянии около пяти миллиметров друг от друга. Такое размещение позволяет химическим сигналам последовательно проходить от одной колонии к другой.
Самая крупная схема, созданная в рамках исследования, состояла из 24 связанных бактериальных колоний и выполняла сложение двух входных данных. На одну операцию живой системе требуется примерно восемь часов. Результаты работы группы под руководством Кристофера Войгта опубликованы в журнале Nature Chemical Biology.
Подобные биологические схемы в перспективе могут использоваться в сельском хозяйстве. Их предполагается размещать на листьях или корнях растений для распознавания засухи, вредителей и других стрессовых факторов. После обнаружения нужного сигнала система сможет запускать заданную реакцию, например выработку фунгицида.