北京
经过工程改造的细菌可以充当类似晶体管的开关，使研究人员能够在培养皿中组装模块化电路。
麻省理工学院的研究人员已经工程改造出能够执行晶体管基本开关功能的细菌。这一突破让他们能够用活细胞而非电子元件来构建生物电路。
该团队将细菌菌落打印到培养皿内的琼脂上。化学信号随后在菌落之间传递，使细胞能够处理信息并执行逻辑运算。
这种方法最终可能将计算直接引入生物环境中。研究人员设想将细菌置于植物叶片或根部，使其无需传统电子设备即可检测胁迫并触发响应。
细菌成为开关
研究人员使用了成团泛菌（Pantoea agglomerans），这是一种常见于植物和其他表面的细菌。他们对这种细菌的两个版本进行了工程改造，使其充当生物晶体管。
一个晶体管在接收到化学信号时开启；另一个则执行相反的功能。两者都能检测另一种分子并产生单独的化学输出。另外三种细菌菌株充当晶体管之间的中继，将一种化学信号转换为下一个电路组件能够识别的另一种化学信号。
这种设置让研究人员能够将单个细胞连接成更大的网络。电子电路通过导线传递电信号，而这些生物电路则在细菌菌落之间传递分子。该团队将菌落打印到琼脂上，相邻菌落之间相隔约5毫米。这一间距有助于信号向目标下游菌落移动。研究人员随后可以改变电路布局，而无需重新设计每个组件。
活细胞执行逻辑运算
研究人员利用他们的细菌晶体管展示了多种逻辑功能。他们的电路能够处理多个输入并将信号导向特定输出。其中一个系统利用24个细菌菌落将两个输入相加。其他配置可以执行OR运算和蕴含运算。
该团队还构建了一个解复用器。该电路接收一个输入信号，并根据另一个控制信号将其导向不同目的地。这种模块化设计解决了传统合成生物学中的一个局限。研究人员常常将许多功能置于单个细胞内。
这种策略最终可能使细胞的蛋白质合成机制不堪重负。当不同的生物组件相互干扰时，也会产生问题。将功能分散到多个细胞中，为实现更复杂的生物计算提供了另一条途径。
植物体内的计算
这些电路仍然比电子计算机慢得多。一个细菌电路完成一次计算大约需要8小时。对于与生物过程相关的应用而言，这一限制影响较小。植物以小时、天和整个生长季为时间尺度运行。
麻省理工学院的研究人员希望最终将这些电路置于植物根部或叶片上。这些细菌可以检测与干旱、害虫或疾病相关的信号。
检测到的状况随后可以触发生物反应。一个拟议的应用是，在电路检测到植物胁迫后产生杀菌剂。“我们不是要取代计算机，”麻省理工学院生物工程系主任克里斯托弗·沃伊特说。目标是让生物系统拥有自己的计算控制能力。
这项工作指向了一种不同的计算架构。研究人员不是将生物学引入电子系统，而是开始将计算直接置于生命系统之中。
该研究发表在《自然·化学生物学》上，并获得了美国国防高级研究计划局（DARPA）和美国情报高级研究计划局（IARPA）的部分资助。
如果朋友可能喜欢，敬请关注“知新了了”！
特别声明：以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布，本平台仅提供信息存储服务。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.
