Baktérie, které počítají

21. květen 2013
Baktérie jako živá kalkulačka

Výzkumníci z Massachussettského technologického institutu (MIT) přetvořili baktérie v jakési živé kalkulačky. Povedlo se jim přimět tyto jednobuněčné organismy k provádění základních početních úkonů, jako jsou dělení, odmocňování či výpočet logaritmů.

Metoda, kterou použili, by se dala nazvat úpravou genové skladby za účelem úpravy biochemických pochodů bakteriálních buněk. Z toho je patrné, že vědci využili vlastností tzv. analogových procesů, nikoliv prostředků a konceptů digitálních, na jejichž základě pracuje většina dnešních počítačů. Řetězce přirozených biochemických procesů v buňkách se tak staly nápodobou analogových elektronických obvodů, přičemž na rozdíl od digitálního pojetí s nulami a jedničkami tyto fyzické obvody mohou pracovat s celou spojitou škálou hodnot. Tak je například možné, aby se v geneticky modifikované bakteriální buňce zjistilo nejen, zda je v ní glukóza přítomná či ne, ale buňka také umí “spočítat” konkrétní hodnotu její koncentrace. V rámci zvětšení rozsahu číselných hodnot se vědcům podařilo počítat s čísly od 1 až k 10 000.

Analogové obvody bývá jednodušší postavit. Zatímco digitální obvod pro rozumný výpočet odmocnin by musel obsahovat například kolem 100 komponent, analogový obvod pro stejné výpočty se srovnatelnou přesností vystačí se dvěma prvky. K vytvoření biologického obvodu pro násobení vědci zkombinovali dvě buňky, ve kterých zároveň zapnuli geny pro výrobu zeleného fluorescentního proteinu.

Dělení provádějí buňky tak, že pomocí enzymů stanovují poměry obsahů různých molekul, které se nalézají uvnitř. Vědci si stanovili za cíl v budoucnu zopakovat podobné výpočetní procesy i ve větších buňkách, např. v buňkách savců. Praktickým využitím těchto výpočtů by mohla být třeba přesná detekce různých patogenů a jiných molekul v buňkách a vytvoření následného interaktivního chování buněk na této bázi.

Zdroje: PhysOrg, Popular Science, MIT, Nature

Spustit audio
autor: Pavel Vachtl