Forskere har laget levende datamaskiner av bakterier

La meg be deg om å sette deg ned et øyeblikk med dette: Forskere har nettopp skapt levende datamaskiner ved hjelp av bakterier.

Ikke billedlig levende datamaskiner. Jeg snakker om ekte, levende bakterier som formerer seg, vokser og fungerer akkurat som transistorene i telefonen eller datamaskinen din. Gærnt, ikke sant?

Hva er en transistor?

La meg forklare det på en enkel måte. Du vet sikkert at datamaskiner jobber med elektrisitet — nuller og ettall, av og på. En transistor er den lille bryteren som bestemmer om strøm flyter gjennom en krets eller ikke. Milliarder av dem i apparatene dine får alt til å fungere.

Forskerteamet ved MIT, ledet av postdoc Hamid Doosthosseini, fant ut hvordan man kan få bakterieceller til å gjøre denne jobben. I stedet for å kontrollere elektrisk strøm, styrer disse små skapningene bevegelsen til små signalmolekyler. Disse molekylene frakter informasjon til andre bakterier — litt som å sende lapper mellom lagkamerater.

Her kommer det virkelig spennende

Tradisjonell syntetisk biologi — feltet som designer levende systemer til praktiske formål — prøver som regel å klemme hele kretsløp inn i én eneste celle. Det er som å be én person om å gjøre alle jobbene i en bedrift. Det blir fort overveldende.

MIT-forskerne tok en annen tilnærming. De spredte arbeidet over flere bakterier, der hver enkelt fungerer som en enkel, spesialisert komponent. Tenk på det som å dele et stort prosjekt opp i oppgaver og gi hver oppgave til et annet teammedlem.

De laget fem bakteriestammer som jobber sammen:

• To transistortyper som kan slå seg av og på
• Tre reléstammer som sender signaler videre, som en biologisk versjon av "telefon"

Sammen kan disse fem komponentene settes sammen på nye måter for å bygge praktisk talt hvilken som helst krets. Forskerne viste fram kretser som kan addere tall, behandle flere input samtidig, og til og med sende informasjon til bestemte steder.

Å bygge et levende kretskort

For å lage disse biologiske datamaskinene, printer teamet bakteriekolonier på agar (stoffet i petriskåler), der hver koloni plasseres omtrent 5 millimeter fra naboen. Den avstanden er viktig — den sikrer at signalene bare når fram til neste koloni i rekken, og skaper en énveisflyt av informasjon akkurat som på et tradisjonelt kretskort.

Den største kretsen de bygde, inneholdt 24 sammenkoblede bakteriekolonier som jobbet sammen. Tjuefire! Det er som en miniatyrby av mikroskopiske datamaskiner.

Hvorfor bør du bry deg?

Her blir det skikkelig spennende. Bakteriene de brukte — Pantoea agglomerans — lever naturlig på planter. Forskerne ser for seg å skrive ut disse levende kretsene på planteblader eller røtter, der de kan overvåke miljøforhold og hjelpe plantene med å reagere på trusler.

Tenk deg avlinger som kan oppdage tørkestress og aktivere overlevelsemekanismer før skaden skjer. Eller planter som merker angrep fra skadedyr og produserer naturlige forsvar. Dette er ikke lenger science fiction — vi snakker om å konstruere planter som i prinsippet kan diagnostisere og beskytte seg selv.

Veien videre

Det er selvfølgelig mye arbeid som gjenstår før vi ser bakteriedatamaskiner som beskytter avlingene våre. Men denne forskningen representerer et fundamentalt skifte i hvordan vi tenker om biologisk ingeniørarbeid. Ved å tenke modulært — som ingeniører som bygger med standardiserte deler — kan forskere kanskje endelig bryte gjennom kompleksitetsbarrierene som har begrenset syntetisk biologi i årevis.

«Vi kan komme mot mer kompliserte funksjoner ved å koble sammen enklere funksjoner i enkelte celler,» sa Christopher Voigt, leder for MITs Institutt for biologisk ingeniørfag og seniorforfatter av studien.

Og ærlig talt? Jeg tror vi bare skraper i overflaten av hva som er mulig når biologi og databehandling smelter sammen. Fremtiden kan handle mindre om silisium og mer om celler.