Bakterilerle çalışan bilgisayar ürettiler ve bu değişebilir

Şunu bir düşün: araştırmacılar canlı bilgisayarlar üretti. Metaforik değil, gerçekten yaşayan, çoğalan, büyüyen bakteriler. Telefonundaki veya dizüstü bilgisayarındaki transistorlerle aynı işi yapıyorlar. İyi mi?

Transistor Nedir, Neden Önemli?

En basit haliyle anlatayım. Bilgisayarlar elektrikle, birler ve sıfırlarla çalışıyor — açık veya kapalı. Transistor de bu açık-kapalı durumunu kontrol eden minicik bir anahtar. Cihazlarındaki milyarlarca transistor sayesinde her şey çalışıyor.

MIT'den post-doc araştırmacı Hamid Doosthosseini'nin önderliğindeki ekip, bakteri hücrelerini aynı işi yapacak şekilde programa etmeyi başarmış. Elektrik akımı yerine, küçücük sinyal moleküllerinin hareketini kontrol ediyorlar. Bu moleküller bilgiyi diğer bakterilere taşıyor — takım arkadaşları arasında not geçirmek gibi.

Asıl İlginç Kısım

Geleneksel sentetik biyoloji (canlı sistemleri faydalı işler için tasarlayan bilim dalı) genelde tüm devreyi tek hücreye sıkıştırmaya çalışır. Bir şirkette her işi tek kişiye yaptırmaya benzer — kısa sürede tıkanır.

MIT ekibi farklı düşünmüş. İşi çok sayıda bakteriye yaymışlar, her biri basit ve uzmanlaşmış bir bileşen olarak çalışıyor. Büyük bir projeyi küçük görevlere bölüp her birini farklı bir ekip üyesine vermek gibi.

Beş farklı bakteri suşu oluşturmuşlar:

• İki transistor tipi — açık veya kapalı duruma geçebiliyor
• Üç röle suşu — sinyalleri iletiyor, biyolojik bir telefon oyunu gibi

Bu beş bileşen farklı şekillerde düzenlenerek aklınıza gelebilecek her devreyi kurabilir. Araştırmacılar toplama işlemi yapan, birden fazla girdiyi aynı anda işleyen, hatta bilgiyi belirli hedeflere yönlendiren devreler gösterdiler.

Canlı Devre Kartı Üretmek

Bu biyolojik bilgisayarları oluşturmak için bakteriyel kolonileri agar (Petri kaplarındaki jel) üzerine yazdırıyorlar. Her koloni birbirinden yaklaşık 5 milimetre uzakta konumlanıyor. Bu mesafe kritik — sinyallerin yalnızca sıradaki koloniye ulaşmasını sağlıyor, tıpkı klasik devre kartlarındaki gibi tek yönlü bir bilgi akışı yaratıyor.

Yaptıkları en büyük devre 24 birbirine bağlı bakteriyel koloniden oluşuyordu. Yirmi dört! Mikroskobik bilgisayarlardan oluşan minicik bir şehir sanki.

Neden Önemli?

İşte burası gerçekten heyecan verici kısım. Kullandıkları bakteri türü — Pantoea agglomerans — doğal olarak bitki yüzeylerinde yaşıyor. Araştırmacılar bu canlı devreleri bitki yapraklarına veya köklerine basmayı hayal ediyorlar. Ortam koşullarını izlesinler, bitkilerin tehditlere karşı tepki vermesine yardımcı olsunlar.

Kuraklık stresini algılayıp hasar oluşmadan hayatta kalma mekanizmalarını devreye alan ürünler düşünün. Ya da zararlı saldırısını hissedip doğal savunma üreten bitkiler. Bilim kurgu değil artık — kendi kendini teşhis eden ve koruyan bitkiler mühendisliğinden bahsediyoruz.

Bundan Sonra Ne Olacak?

Elbette tarlalarımızı bakteriyel bilgisayarlarla korumadan önce yapılacak çok iş var. Ama bu araştırma, biyolojik mühendislik hakkındaki düşünce biçimimizde temel bir değişimi temsil ediyor. Modüler düşünerek — mühendislerin standartlaştırılmış parçalarla inşa etmesi gibi — bilim insanları yıllardır sentetik biyolojiyi kısıtlayan karmaşıklık duvarını aşabilirler belki.

Christopher Voigt, MIT Biyolojik Mühendislik Bölümü başkanı ve çalışmanın kıdemli yazarı, şöyle diyor: "Bireysel hücrelerdeki basit işlevleri birbirine bağlayarak daha karmaşık fonksiyonlara ulaşabiliriz."

Ve açıkçası, biyoloji ile bilişimin birleştiğinde neler mümkün olacağının yalnızca yüzeyini çiziyoruz. Gelecek belki silikondan çok hücrelerle ilgili olacak.