Биокомпьютер из дрожжей моделирует осциллятор

Генетически измененные клетки могут общаться друг с другом, образуя подобие электронной схемы. С помощью генно-модифицированых дрожжевых клеток группа исследователей из Университета Гетеборга (Швеция) совершила открытие, которое может привести к созданию сложных биологических вычислительных и сенсорных сетей, которые найдут широкое применение в различных областях науки, техники и медицины.

Группа исследователей из Университета Гетеборга генетически изменила дрожжевые клетки так, что они чувствуют свое окружение по множеству признаков, а затем с помощью секретирующих молекул посылают сигналы другим клеткам дрожжей. Различные клетки могут быть объединены как детали конструктора Lego для создания сложных схем. Кроме того, используя дрожжевые клетки с различными генетическими модификациями, можно заставить "биосхему" выполнять более сложные функции. Так, помимо сенсоров ученым удалось смоделировать клеточный осциллятор и автоматический выключатель.

Статья ученых о распределенных вычислениях с помощью биологических многоклеточных сетей опубликованна в Nature от 8 декабря.

"Даже если сейчас модифицированные клетки не могут делать ту же работу, что и обычный компьютер, наше исследование открывает путь для создания сложных конструкций с большими возможностями, - говорит один из авторов исследования Кентаро Фурукава (Kentaro Furukawa). - В будущем мы ожидаем, что эти клетки можно будет использовать, например, в качестве биосенсоров для обнаружения загрязняющих веществ или в сетях, аналогичных сетям сотовой связи, непосредственно внутри организма человека - для выявления изменений в состоянии здоровья".

Синтетическая биология является относительно новой областью науки. Прежде всего ученых интересует построение биологических систем, которые не встречаются в природе. Например, в генетически модифицированных клетках уже созданы искусственные объекты, выступающие в роли выключателей, генераторов и датчиков. Однако, несмотря на огромный потенциал соединения биологии и техники, существует множество ограничений - искусственные системы в отдельных клетках редко работают так, как задумывалось разработчиками и влияют на саму клетку.

Метод создания биологических схем, разработанный шведскими учеными, позволит использовать живые "печатные платы" в областях, недоступных современной кремниевой электронике, например, внутри живых организмов, при производстве продуктов питания или лекарств, а также для создания альтернативных или дополнительных сенсорных и прочих вычислительных или производственных сетей в биологических и искусственных объектах.