MIT araştırmacıları canlı bakterilerle biyolojik transistör geliştirdi

Bitkiler ve mikroorganizmalar, milyonlarca yıldır kendi içlerinde kesintisiz bir bilgi aktarım ağı işletiyor. İletişim altyapısı bakımından elektrik devreleriyle şaşırtıcı bir paralellik gösteren bu mekanizma, Massachusetts Teknoloji Enstitüsü (MIT) araştırmacılarının dikkatinden kaçmadı.

Elektrik sinyallerini güçlendirip yönlendiren klasik transistör yapısını biyolojik ortama taşımayı başaran bilim insanları, silikon çipler yerine “Pantoea agglomerans” bakterisinin üç ayrı türünü devreye soktu. Her bir işlem yaklaşık sekiz saat sürse de Nature Chemical Biology dergisinde yer alan sonuçlar, biyoteknolojinin yönünü tamamen değiştirecek nitelikte.

Biyolojik devre alanındaki eski denemeler, tüm yükü tek bir hücrenin üzerine yıkma eğilimindeydi. Hücre içindeki enzimleri kullanarak hesaplama yaptırma fikri, yapısal karmaşıklık nedeniyle süreçleri tıkıyordu. MIT Biyoloji Mühendisliği Bölüm Başkanı Christopher Voigt ve ekibi, sorunu tekil hücrelerde aramak yerine odağı genişletti. Plakalar üzerine aralarında 5 milimetre mesafe olacak şekilde basılan bakteri kolonileri, yeni mimarinin temelini oluşturdu.

Sistemde bir molekül anahtar görevi görürken, diğer bir molekül ise bu anahtarın aktifliğini denetledi. Anahtarın tetiklenmesiyle salgılanan çıktı molekülü, sıradaki transistöre geçerek veri aktarımını sağladı. Yapılan laboratuvar testlerinde 24 bakteri kolonisinin birbiriyle sorunsuz bağlandığı ve beş farklı bakteri suşu üzerinden çok sayıda mantıksal işlemin tamamlandığı kaydedildi.

Kişisel bilgisayarlar yerine akıllı tarlalar

Canlı organizmaların büyüme süreçleri ve moleküler yayılımın doğal sınırları, bu biyolojik bilgisayar tasarımlarına yaklaşık üç günlük bir ömür biçiyor. Zaten geliştiricilerin amacı da bu sistemleri günlük bilgisayarlarımızın yerine koymak değil. Asıl hedef, biyolojik yapıların kendi doğasına hesaplama kabiliyeti kazandırmak. Bir bitkinin gelişim temposu düşünüldüğünde, bir gecede tamamlanan basit bir işlem fazlasıyla yeterli görülüyor.

Teknolojinin ilk uygulaması ise doğrudan tarım sektöründe karşılık bulacak. Bitki kök sistemlerine entegre edilecek biyolojik devreler; çevresel stresi anında algılayacak, zararlılara karşı otonom savunma mekanizmalarını tetikleyecek ve mahsul sağlığını doğrudan toprak altında koruma altına alacak.