یک کامپیوتر زیستی E. coli با کار مشترک مشکل را حل می کند

E. coli در کبد ما رشد می کند، گاهی اوقات باعث بدخیمی می شود، و یادگیری را در DNA، سوخت های زیستی و آنتی بیوتیک های فایزر افزایش می دهد. اکنون این ویروس ترفندهای جدید زیادی دارد: می تواند مشکل کلاسیک را حل کند، از جمله تحقیق با استفاده از طبقه بندی – تقسیم محاسبات لازم ژن های مختلف سپس.

این زیبایی‌شناسی به زیست‌شناسی مصنوعی نسبت داده می‌شود که هدف آن بهبود سیستم‌های بیولوژیکی مانند مدارهای الکتریکی و برنامه‌های مغزی به سادگی رایانه است.

پیچ و خم آزمایشی بخشی از تفکر برخی از دانشمندان در مورد تعهد در این زمینه است: به جای مهندسی کردن یک نوع سلول برای انجام همه کارها، آنها انواع مختلفی از سلول ها را ایجاد می کنند که هر کدام نقش متفاوتی دارند تا کار را تکمیل کنند. میکروب های مهندسی شده در کنسرت ممکن است قادر به “استفاده” و حل مشکلات بیشتری نسبت به اتصالات تلفنی در طبیعت باشند.

تا به حال، چه خوب و چه بد، همه منابع انرژی بیولوژیکی نادیده گرفته شده اند و زیست شناسان مصنوعی مضطرب بوده اند. “طبیعت هر چند می تواند این کار را انجام دهد (مغز فکر کنید). سه هنوز مشخص نیست که او پس از ترک این سمت چه خواهد کرد.

مطالعه با E. coli با توجه به راه حل تحقیقاتی که توسط بیوفیزیکدان سانگرام باغ از موسسه فیزیک هسته ای ساها در کلکته رهبری می شود، مشکل ساده و سرگرم کننده است. اما این همچنین دلیلی بر اصل طبقه بندی سلول ها است که نشان می دهد چقدر بیشتر و چگونه مشکلات رایج را می توان به همان روش حل کرد. اگر این روش در مقیاس بزرگ‌تر کار کند، می‌تواند کاربردهایی را برای همه چیز از آفت‌کش‌ها گرفته تا کشاورزی و گردشگری ایجاد کند.

دیوید مک میلن، مهندس زیستی متخصص در دانشگاه تورنتو، گفت: “همانطور که ما به سمت راه حل های بزرگتر با فناوری های انرژی تجدید پذیر پیش می رویم، گسترش بار مانند این پتانسیل کلیدی برای توسعه خواهد بود.” تورنتو

چگونه یک پیچ و خم ایجاد کنیم

اخذ شده E. coli حل مشکل پیچ و خم مستلزم مقداری نبوغ است. باکتری ها از لابلای قصر پرچین های خوب هرس شده عبور نمی کنند. در عوض، این بیماری در مطالعات مختلف شناسایی شده است. راه اندازی: یک جستجو برای یک لوله آزمایش، با هر جستجو توسط یک داروی متفاوت.

نقشه شیمیایی از شبکه 2 × 2 نشان دهنده پیچ و خم مشکل دیده شد. شبکه بالا سمت چپ شروع مطالعه و مربع پایین سمت راست مرکز است. هر مربع از شبکه می تواند باز یا مسدود باشد و 16 پیچ و خم جامد به دست می دهد.

باغ و همکارانش این موضوع را به صورت ریاضی به جدول واقعی ایجاد شده توسط 1شن 0s، تمام تنظیمات تحقیق را نشان می دهد. سپس آنها این تنظیمات را روی 16 سطح مختلف از چهار دارو تنظیم کردند. وجود یا عدم وجود هر ماده مربوط به باز یا مسدود بودن مربع در پیچ و خم است.

این تیم چندین فرآیند را مهندسی کرد E. coli با مدارهای ژنتیکی مختلف که داروها را آزمایش و ارزیابی می کند. با هم، جمعیت مختلط ویروس ها به عنوان یک کامپیوتر توزیع شده عمل می کنند. تمام تفاوت ها در سلول ها به عنوان بخشی از محاسبه، ساخت داده های شیمیایی و حل تحقیق.

برای اجرای آزمایش، دانشمندان ابتدا آن را انجام دادند E. coli در 16 لوله آخر، یک معجون ماز دارویی متفاوت در هر کدام اضافه کنید و بقیه باکتری ها را رشد دهید. بعد از 48 ساعت، در صورت وجود E. coli تشخیص هیچ راه روشنی برای تحقیق وجود ندارد – یعنی اگر داروی مناسبی وجود نداشته باشد، سیستم هنوز تاریک است. اگر مواد شیمیایی به درستی مخلوط شوند، پیوندهای تابشی “روشن” می شوند و باکتری ها ترکیب می شوند و پروتئین های فلورسنت، زرد، قرمز، آبی یا قرمز را تشکیل می دهند تا راه حل مشکلات را نشان دهند. باغ گفت: «اگر راهی باشد، راه حلی باشد، بیماری درخشانی باشد.

کاتاکالی سرکار و سنگرام باغ

چیزی که باغ به‌ویژه هیجان‌انگیز می‌بیند این است که در هر 16 پیچ و خم، هجوم می‌آورد E. coli شواهد فیزیکی ارائه کنید که فقط سه نفر می توانند آن را حل کنند. باغ گفت: محاسبه این با معادلات آسان نیست. با این آزمایش می توانید خیلی راحت آن را ببینید.»

هدف بالا

پیش بینی باغ شامل یک برنامه کامپیوتری بیولوژیکی در رمزنگاری یا استگانوگرافی (هنر و تحقیق در مورد داده های پنهان) است که به ترتیب از پیچ و خم ها برای رمزگذاری و رمزگذاری داده ها استفاده می کند. اما تأثیر آن فراتر از کاربرد ترجیحات زیست شناسی مصنوعی است.

مفهوم زیست شناسی مصنوعی به دهه 1960 برمی گردد، اما این منطقه در سال 2000 با توسعه قطعات الکترونیکی (ویژه، مبدل ها و نوسانگرها) ظاهر شد که این امکان را به مغز می داد تا اطلاعات مورد نظر را تولید کند یا احساس بهتری داشته باشد. محیط آنها