Bakterijos taps atminties kaupikliais
Saulenis Pociūnas
2014-12-18
Žurnalas „Science“ rašo apie JAV Masačusetso technologijos instituto mokslininkų išradimą, kuris, rodos, įgalins kurti naujus scenarijus realybėje, o ne fantastiniuose filmuose. Pasirodo, bakterijas galima paversti savotiškais jutikliais ar informacijos kaupikliais. Na, kaip kokias USB „atmintines“... Nors tikslesnis atitikmuo būtų – juostinis magnetofonas.
Žarnyno lazdelė, pasirodo, gali būti geras pavyzdys net IT specialistams: jos puikiai priima ir ilgai išsaugo informaciją, kurią galima lengvai panaudoti, pakartoti ar ištrinti. Tai žarnyno bakterijoms atveria kur kas platesnę pritaikymo erdvę.
Kiek gigabaitų tilps į bakteriją?
Žarnyno lazdelė, pasirodo, gali būti geras pavyzdys net IT specialistams: jos puikiai priima ir ilgai išsaugo informaciją, kurią galima lengvai panaudoti, pakartoti ar ištrinti. Tai žarnyno bakterijoms atveria kur kas platesnę pritaikymo erdvę.
Jos gali būti itin universalūs ekologinio ir medicininio stebėjimo jutikliai. Kol kas mokslininkai „perkando“ E.coli bakterijų DNR, tačiau aišku, jog panašiu keliu eidami genų inžinieriai jau artimiausioje ateityje turėtų „iškoduoti“ ir kitas bakterijas. XXI amžiaus medikai pacientui galės pasiūlyti savotiškus jutiklius - organizme tam tikrą informaciją rinktų įvairios bakterijos.
Ankstesni mokslininkų bandymai išsaugoti informaciją bakterijų genomuose buvo siejami su skaitmenine atmintimi, todėl rezultatai būdavo dviejų rūšių – viskas arba nieko. Organizmai tiesiog įsimindavo, įvyko kas nors ar ne. O naujos technologijos leis ne tik fiksuoti, bet ir panaudoti šią informaciją.
Naujas žingsnis
Masačusetso technologijos universiteto profesorius Timothy Lu bei jo kolegos pasirinko analoginės atminties saugojimo sistemą. Ji leidžia bakterijoms fiksuoti, koks stiprus buvo poveikis ir kiek jis tęsėsi.
Kad įgyvendintų šią idėją, mokslininkai sukūrė vadinamąjį genomo magnetofoną. Jau prieš 30 metų buvo nustatyta, kad DNR eiliškumas priklauso nuo retronais pavadintų elementų. Tačiau konkrečios jų funkcijos buvo ne iki galo ištirtos. Mokslininkai privertė ląsteles išskirti specialų fermentą, kuris leidžia į bet kurią ląstelės genomo vietą įrašyti DNR informaciją. Šis fermentas išsiskiria tik tam tikrais atvejais, kai sureaguojama į iš anksto numatytas aplinkybes, pavyzdžiui, šviesos blyksnį.
Būtent dėl galimybės į bet kurią genomo vietą įterpti DNR šią technologiją mokslininkai pavadino „magnetofonu“. Jaunesnės kartos skaitytojai turbūt šiuos įrenginius jau pamiršo, kai didžioji dalis garso ir vaizdo informacijos iš kasečių, juostų ar juostelių perkelta į skaitmenines laikmenas. O mokslininkai po ilgų tyrimų rado būdą, kaip į reikiamą vietą įterpti tam tikrą DNR, kad būtų „įrašomi“ reikiami signalai.
Ateitis – biologiniai kompiuteriai
Įdomiausia, kad patobulinta bakterijų atmintis genetiškai perduodama iš kartos į kartą. Mokslininkai rado būdą, kaip šią informaciją „paimti“ arba pakeisti. Jeigu naujoji DNR seka turi, pavyzdžiui, atsparumo antibiotikams geną, mokslininkai gali paveikti bakteriją vaistais ir stebėti, kiek ląstelių išliko gyvos. Gautos proporcijos leis padaryti išvadą dėl poveikio jėgos ir trukmės. „Ištrinti“ bakterijų atmintį galima analogiškai – į tą pačią ląstelės vietą „įrašomas“ kitas DNR fragmentas.
Bakteriniai atmintį turintys įrenginiai gali būti naudojami įvairiuose jutikliuose, kuriuos naudoja aplinkosaugininkai. Be to, tokius „magnetofonus“ galima „įdarbinti“ žmonių žarnyne, kad bakterijos stebėtų, kiek organizme yra riebalų ar cukraus, perspėtų apie prasidėjusius uždegimo procesus.
Laiko klausimas, kada tokios „protingos“ bakterijos „apsigyvens“ biologiniuose kompiuteriuose. T.Lu prognozuoja, kad jo ir kolegų atrasta technologija turėtų išpopuliarėti ir rasti praktinį pritaikymą artimiausiu metu.
Tikimasi, kad netolimoje ateityje bus išrasti maži biologiniai kompiuteriai, kurie judės žmonių kūnais ir stebės mūsų sveikatą. Ne tik stebės – jie patys galės taisyti sveikatos sutrikimus, kompiuterininkai patikslintų - „failų klaidas“.
Tarp kitko
Tyrinėtojai iš Karališkojo Londono koledžo įrodė, kad gali sukurti „loginius vartus“, kurie yra kaip šiandieniniai mikroprocesoriai, tik pagaminti iš bakterijų ir cheminių medžiagų.
Profesoriaus Richardo Kitney teigimu, šie loginiai vartai yra savotiškas skaitmeninių technologijų pritaikymo medicinoje pamatas. „Mes įrodėme, kad žmogaus organizme kai kur galima panaudoti bakterijas ir DNR. Būsimieji prietaisai galėtų turėti jutiklius, kurie judėtų arterijomis ir nustatytų galimus užsikimšimus bei po tokią vietą paskleistų medikamentus. Panašų pritaikymą galima būtų pasiūlyti ir onkologijoje – tokie prietaisai galėtų mėginti labai tiksliai naikinti vėžio ląsteles. Tokie prietaisai galėtų būti naudojami oro užterštumui nustatyti“, - teigia R.Kitney.
.jpg)
.jpg "Tris kartus pasaulio futbolo čempionato trofėjų į viršų kėlęs Pele, pasak jo sūnaus, gėdijasi savo fizinės būklės. Tuo metu sporto legenda paneigė sergąs depresija, blogėjančią sveikatą jis laiko normalia senėjimo dalimi.")
Komentuoti: