Massachusetts Teknoloji Enstitüsü araştırmacıları, silikon çipler yerine Pantoea agglomerans bakterilerini kullanarak birbirine bağlanan koloniler üzerinden mantıksal işlemler yürüten biyolojik bir transistör mimarisi geliştirdi.
Massachusetts Teknoloji Enstitüsü (MIT) araştırmacıları, elektronik devrelerin çalışma mantığını mikroorganizmaların iletişim ağıyla birleştirerek canlı bakterilerden oluşan biyolojik bir transistör geliştirdi. Nature Chemical Biology dergisinde yayımlanan araştırmada, geleneksel silikon yongalar yerine "Pantoea agglomerans" bakterisinin üç farklı türü devre elemanı olarak kullanıldı. Sistemde her bir mantıksal işlem yaklaşık sekiz saatlik bir zaman diliminde tamamlanıyor.
Geçmişte yürütülen biyolojik devre çalışmaları, tüm hesaplama yükünü tek bir hücrenin enzim mekanizmasına yüklediği için yapısal karmaşıklık nedeniyle tıkanma noktasına gelmişti. MIT Biyoloji Mühendisliği Bölüm Başkanı Christopher Voigt ve ekibi, hesaplama sürecini tek hücreden çıkararak geniş bir alana yaydı. Araştırma grubu, aralarında beşer milimetre mesafe bulunan bakteri kolonilerini özel plakalar üzerine basarak yeni bir mimari kurdu.
Geliştirilen yapıda bir molekül anahtar işlevi görürken, ikinci bir molekül bu anahtarın aktif kalma durumunu denetliyor. Anahtarın tetiklenmesi sonucunda salgılanan çıktı molekülü ise yanındaki transistöre iletilerek veri akışını sağlıyor. Laboratuvar ortamında gerçekleştirilen testlerde, 24 ayrı bakteri kolonisinin birbiriyle kesintisiz bağlandığı ve beş farklı bakteri suşu üzerinden karmaşık mantıksal işlemlerin yürütüldüğü kaydedildi.
Canlı organizmaların doğal büyüme evreleri ve moleküler yayılım kısıtları sebebiyle tasarlanan biyolojik devreler yaklaşık üç günlük bir kullanım ömrüne sahip bulunuyor. Araştırmacılar, bu sistemlerin kişisel bilgisayarların yerine geçmesini değil, biyolojik süreçleri doğrudan yönetmesini hedefliyor. İlk etapta tarım sektöründe kullanılması planlanan teknoloji, bitki köklerine yerleştirilerek çevresel stres faktörlerini ve zararlı organizmaları toprak altında otonom biçimde algılamayı amaçlıyor.
Neden önemli?Klasik bilgisayarların yerini alması hedeflenmeyen bu teknoloji, tarım alanlarında bitki köklerine yerleştirilerek çevresel stresi ve zararlıları toprak altında otonom şekilde tespit etme imkanı sunuyor.
Şu ana kadar bildiklerimiz
- Sistemde silikon yerine Pantoea agglomerans bakterisinin üç ayrı türü kullanıldı ve koloniler aralarında 5 milimetre mesafe olacak şekilde plakalara basıldı.
- Laboratuvar testlerinde 24 bakteri kolonisinin birbirine bağlanmasıyla beş farklı bakteri suşu üzerinden mantıksal işlemler tamamlandı.
- Biyolojik bilgisayar tasarımlarının ömrü canlı organizmaların büyüme süreçleri ve moleküler yayılım sınırları nedeniyle yaklaşık üç günle sınırlı bulunuyor.
Cevabı beklenen sorular
- Bakteriyel devrelerin laboratuvar ortamından çıkarılıp açık tarım arazilerindeki değişken toprak koşullarında nasıl bir performans göstereceği henüz bilinmiyor.
- Sistemin üç günlük sınırlı çalışma ömrünün bitki gelişim süresine uyum sağlayacak şekilde uzatılıp uzatılamayacağı araştırılıyor.
