Vědci vytvořili živé počítače. Z bakterií.

Chceš slyšet něco opravdu šíleného? Vědci právě vyrobili živé počítače z bakterií.

Ne jako nějakou metaforu. Myslím tím skutečné, živé, rozmnožující se bakterie, které fungují úplně stejně jako tranzistory ve tvém telefonu nebo počítači. Je to divné, viď?

Co je to vlastně tranzistor?

Vysvětlím ti to co nejjednodušeji. Asi víš, že počítače pracují s elektřinou — jedničky a nuly, zapnuto a vypnuto. Tranzistor je vlastně takový miniaturní vypínač. Rozhoduje, jestli elektřina teče obvodem, nebo ne. Miliardy takových vypínačů v tvých zařízeních umožňují, aby všechno fungovalo.

Tým z MIT pod vedením postdoktorského výzkumníka Hamida Doosthosseiniho přišel na to, jak nechat bakteriální buňky dělat úplně totéž. Místo řízení elektrického proudu tyto malé potvory kontrolují pohyb drobných signalizačních molekul. Ty molekuly přenášejí informace k dalším bakteriím — trochu jako předávání vzkazů mezi spoluhráči.

Tady přichází to opravdu zajímavé

Klasická syntetická biologie (obor, který navrhuje živé systémy pro užitečné účely) se obvykle snaží nacpat celé obvody do jedné buňky. Je to jako kdybys po jednom člověku chtěl, aby dělal všechny práce ve firmě — rychle se to zhroutí.

MIT tým zvolil úplně jiný přístup. Rozdělili práci mezi spoustu bakteriálních buněk, přičemž každá funguje jako jednoduchý, specializovaný dílek. Představ si to jako rozdělení obřího projektu na menší úkoly a přidělení každého úkolu jinému členovi týmu.

Vytvořili pět bakteriálních kmenů, které spolupracují:

• Dva typy tranzistorů, které se dokážou zapínat a vypínat
• Tři přenašečové kmeny, které předávají signály dál — jako biologická hra na tichou poštu

Dohromady se těchto pět komponentů dá přeskupit a postavit z nich v podstatě jakýkoliv myslitelný obvod. Výzkumníci předvedli obvody, které umějí sčítat čísla, zpracovávat více vstupů najednou a dokonce směrovat informace na konkrétní místa.

Stavění živé základní desky

Aby tyto biologické počítače vytvořili, tým tiskne bakteriální kolonie na agar (ta hmota v Petriho miskách) tak, aby každá kolonie byla od sousední asi pět milimetrů daleko. Ta vzdálenost je klíčová — zajišťuje, že signály dorazí jen k další kolonii v řadě. Vzniká tak jednosměrný tok informací, úplně jako na klasické základní desce.

Největší obvod, který postavili, obsahoval 24 propojených bakteriálních kolonií pracujících společně. Čtyřiadvacet! Jako malé městečko mikroskopických počítačů.

Proč by tě to mělo zajímat?

Tady se to začíná opravdu zajímat. Bakterie, které použili — Pantoea agglomerans — přirozeně žijí na povrchu rostlin. Vědci si představují, že by tyto živé obvody mohli tisknout přímo na rostlinné listy nebo kořeny. Tam by sledovaly podmínky prostředí a pomáhaly rostlinám reagovat na hrozby.

Představ si úrodu, která dokáže detekovat sucho a aktivovat přežití mechanismy dřív, než se škody projeví. Nebo rostliny, které rozpoznají útok škůdců a samy vyrobí přírodní obranu. Tohle už není sci-fi — mluvíme o rostlinách, které jsou v podstatě schopné samy se diagnostikovat a chránit.

Co dál?

Samozřejmě je před námi spousta práce, než uvidíme bakteriální počítače chránit naši úrodu. Ale tenhle výzkum představuje zásadní posun v tom, jak přemýšlíme o biologickém inženýrství. Když přemýšlíme modulárně — jako inženýři stavějící ze standardizovaných dílků — vědci možná konečně prolomí bariéry složitosti, které tento obor brzdily léta.

„Můžeme se dostat k složitějším funkcím propojováním jednodušších funkcí v jednotlivých buňkách," řekl Christopher Voigt, vedoucí MIT Oddělení biologického inženýrství a hlavní autor studie.

A upřímně? Myslím, že se jen škrábeme na povrchu toho, co je možné, když se biologie a výpočetní technika propojí. Budoucnost možná nebude o křemíku, ale o buňkách.