Forskare har skapat levande datorer – av bakterier

Låt det här sjunka in en stund: forskare har precis byggt levande datorer med hjälp av bakterier.

Inte metaforiskt. Jag pratar om riktiga, levande, förökande bakterier som fungerar precis som transistorerna i din telefon eller dator. Helt otroligt, eller hur?

Vad är en transistor?

Låt mig förklara det enkelt. Du vet säkert att datorer jobbar med elektricitet – ettor och nollor, på och av. En transistor är den lilla strömbrytaren som bestämmer om ström flyter genom en krets eller inte. Miljarder av dem i dina enheter får allt att fungera.

Forskargruppen på MIT, ledd av postdoc Hamid Doosthosseini, lyckades få bakterieceller att göra samma sak. Istället för att kontrollera elektrisk ström styr dessa små varelser rörelsen hos små signalmolekyler. Molekylerna bär information vidare till andra bakterier – ungefär som att skicka lappar mellan lagkamrater.

Det riktigt coola

Traditionell syntetisk biologi – alltså att designa levande system för användbara ändamål – försöker vanligtvis stoppa in hela kretsar i en enda cell. Det är som att be en person göra alla jobb på ett företag. Det blir ohållbart fort.

MIT-teamet valde en annan väg. De spred arbetet över flera bakterieceller, där var och en fungerade som en enkel, specialiserad komponent. Tänk dig att dela upp ett stort projekt i mindre uppgifter och ge varje uppgift till en annan person.

De skapade fem olika bakteriestammar som jobbar tillsammans:

• Två transistortyper som kan slås på eller av
• Tre relästammar som skickar vidare signaler, som en biologisk variant av telegram

Tillsammans kan dessa fem komponenter arrangeras om för att bygga i stort sett vilken krets som helst. Forskarna visade kretsar som kan addera tal, bearbeta flera insignaler samtidigt, och till och med styra information till specifika destinationer.

En levande kretskort

För att bygga dessa biologiska datorer skriver forskarna ut bakteriekolonier på agar (det som finns i petriskålar) med ungefär fem millimeters avstånd mellan varje koloni. Det avståndet är helt avgörande – det ser till att signalerna bara når nästa koloni i raden, precis som på ett vanligt kretskort.

Den största kretsen de byggde innehöll 24 sammankopplade bakteriekolonier som jobbade tillsammans. Tjugo-fyra! Det är som en miniatyrstad av mikroskopiska datorer.

Varför borde du bry dig?

Här blir det på riktigt spännande. Bakterierna de använde – Pantoea agglomerans – lever naturligt på växtytor. Forskarna tänker sig att skriva ut dessa levande kretsar på växtblad eller rötter, där de kan övervaka miljöförhållanden och hjälpa växter att svara på hot.

Tänk dig grödor som kan känna av torka och aktivera överlevnadsmekanismer innan skadan är skedd. Eller växter som märker pestangrepp och producerar naturliga försvarsmekanismer. Det här är inte science fiction längre – vi pratar om växter som i praktiken kan diagnosticera och skydda sig själva.

Vad kommer härnäst?

Det finns förstås mycket arbete kvar innan vi ser bakteriedatorer som skyddar våra grödor. Men den här forskningen representerar en fundamental förändring i hur vi tänker kring biologisk ingenjörskonst. Genom att tänka modulärt – som ingenjörer som bygger med standardiserade delar – kan forskare äntligen bryta igenom de komplexitetsbarriärer som har begränsat syntetisk biologi i åratal.

"Vi kan komma mot mer komplicerade funktioner genom att länka ihop enklare funktioner i enskilda celler," sa Christopher Voigt, chef för MIT:s institution för biologisk ingenjörskonst och seniorförfattare till studien.

Och ärligt talat? Jag tror vi bara skrapar på ytan av vad som är möjligt när biologi och datorteknik smälter samman. Framtiden kanske handlar mindre om kisel och mer om celler.