علماء يبنون حواسيب حية من البكتيريا!
اسمع، هذا الموضوع يستحق تركيزك فعلاً.
العلماء طوّروا حواسيب حية باستخدام البكتيريا. مش مجاز، مش تشبيه — بكتيريا حقيقية تنمو وتتكاثر وتعمل بالضبط مثل المفاتيح الصغيرة اللي في هاتفك أو حاسوبك.
كيف تفهم هالمفهوم؟
تعرف إن الأجهزة الإلكترونية تشتغل بالكهرباء — آحاد وأصفار، تشغيل وإيقاف. المفتاح اللي يقرر إذا电流 يمر أو لا يُسمى ترانزستور. في جهازك مليارات من هذي المفاتيح الصغيرة.
فريق من MIT، بقيادة الباحث حميد دوست حسيني، نجح في جعل خلايا البكتيريا تقوم بنفس المهمة. بدل ما تتحكم بـتيار كهربائي، هذي البكتيريا الصغيرة تتحكم في حركة جزيئات إشارات. الجزيئات هذي تنقل المعلومات لبكتيريا ثانية — مثل ما نتبادل الملاحظات بين زملاء.
واللي يخلي الموضوع أكثر إثارة
مجال البيولوجيا التركيبية (وهو يهدف لتصميم أنظمة حية لأغراض مفيدة) تقليدياً يحاول حشر دائرة كاملة داخل خلية وحدة. تخيل شخص يبي يركض ويطبخ ويحلل بيانات بنفس الوقت — راح ينهار.
الفريق في MIT سلك مسار مختلف. وزّعوا العمل على عدة خلايا بكتيرية، كل وحدة تشتغل مهمة بسيطة ومتخصصة. أشبه لما تقسّم مشروع كبير لمهام وتوزيع كل مهمة على شخص مختلف.
خمسة أنواع من البكتيريا تتعاون مع بعض:
- نوعين يعملان كمفاتيح يمكن تشغيلها وإيقافها
- ثلاثة أنواع تنقل الإشارات مثل لعبة الهاتف المشهور
بهذا المزيج، يمكن إعادة ترتيب المكونات الخمسة لبناء أي دائرة تخيلية. الفريق أظهر دوائر تضيف أرقام، تعالج أكثر من مدخل بنفس الوقت، وتوجّه المعلومات لمواقع محددة.
كيف يبنون لوح الدوائر الحي
لصنع هذي الحواسيب البيولوجية، الفريق يطبع مستعمرات البكتيريا على مادة الآجار (اللي في أطباق الزراعة المختبرية) بتباعد حوالي 5 ملليمتر بين كل مستعمرة وأخرى. هذا التباعد مهم جداً — يضمن إن الإشارات توصل لل مستعمرة التالية بس، في حركة معلومات في اتجاه واحد مثل لوح الدوائر التقليدي.
أكبر دائرة بناها الفريق فيها 24 مستعمرة بكتيرية متصلة ببعض. أربع وعشرون! أشبه بمدينة مصغرة من حواسيب مجهرية.
ليش هالشي يهمك؟
هانا يبدأ الجزء اللي يخليني متحمس فعلاً.
البكتيريا المستخدمة هي Pantoea agglomerans — تعيش طبيعياً على أسطح النباتات. العلماء يتخيلون طباعة هذي الدوائر الحية على أوراق أو جذور النباتات، حيث تراقب البيئة وتساعد النباتات على مواجهة التهديدات.
تخيل محاصيل تحس بالجفاف وتفعّل آليات البقاء قبل ما يتضرر النبات. أو نباتات تكتشف هجوم الآفات وتنتج مواد دفاعية طبيعية.
هذا مو خيال علمي — نتكلم عن نباتات مصممة تكون قادرة على تشخيص مشاكلها وحماية نفسها بنفسها.
وين رايح الموضوع؟
بطبيعة الحال، فيه شغل كثير قبل ما نشوف حواسيب بكتيريا تحمي محاصيلنا. لكن هالبحث يمثل تحول جذري في طريقة تفكيرنا عن الهندسة البيولوجية.
باستخدام النهج المعياري — مثل ما المهندسون يبنون بأجزاء موحدة — العلماء يمكن يتفاوون الحواجز اللي لطالما قيدت البيولوجيا التركيبية.
"يمكن نوصل لعمليات أكثر تعقيداً بربط وظائف بسيطة في خلايا منفردة"، قال كريستوفر فويت، رئيس قسم الهندسة البيولوجية في MIT والمؤلف الرئيسي للدراسة.
وبصراحة؟ أعتقد إننا نخدش سطح فقط مما ممكن يحدث لما تلتقي البيولوجيا مع الحوسبة. المستقبل ممكن يكون أقل اعتماداً على السيليكون وأكثر اعتماداً على الخلايا.