Созданы специальные совместимые с микроэлектроникой бактерии, способные стать элементами биологических микропроцессоров

Группе ученых, в которую входили представители из научных учреждений самых различных стран и направлений, удалось вырастить специальный вид бактерий и соединить этих бактерий с элементами микроэлектронных схем для того, чтобы получить так называемые «бактериальные интегральные схемы». Основой функционирования одного «бактериального элемента» является динамика популяции его бактерий, которая превращает его в синхронизированный генетический генератор. Управление всем этим осуществляется путем регулирования концентрации ионов тяжелых металлов в среде существования этих бактерий, а результатами работы бактерий является концентрация заряженных ионов, входящих в состав метаболитов (продуктов жизнедеятельности бактерий), которая считывается при помощи специальных электродов.

Более того, создав матрицу миниатюрных электродов и связей между ними, можно составить достаточно сложные генетико-электронные схемы, нацеленные на выполнение определенных функций и способных взаимодействовать с другими подобными схемами или различными чисто электронными устройствами. Все это открывает массу новых возможностей в областях синтетической биологии, аналитической химии, микроэлектроники и т.п.

Одной из главных проблем «бактериальных чипов» является их малое быстродействие. К примеру, созданный учеными экспериментальный датчик демонстрирует реакцию спустя 40 плюс минус 10 минут на оказанное воздействие. Длительность этой реакции напрямую зависит от скорости обмена белками между бактериями и у ученых уже имеются некоторые идеи насчет существенного ускорения этого процесса.

Второй «Ахиллесовой пятой» данной технологии является ее чувствительность к загрязнениям, ведь некоторые вещества, попавшие в среду обитания бактерий извне, могут спровоцировать процессы, которые приведут к появлению неправильных результатов из-за воздействия этих веществ на бактерии, воздействия на электроды или другие элементы устройства. Сейчас данная проблема решается путем использования одноразовых оснований и матриц электродов в каждом эксперименте, не в будущем ученые могут найти подходящие технологии защиты и удаления продуктов метаболизма бактерий, что позволит использовать «бактериальные чипы» в течение длительного времени.

Результаты данной работы и будущих работ в этом направлении могут привести нас к возможности создания гибридных вычислительных устройств, в которых множество бактериальных элементов, объединенных в единую схему, обрабатывает входящую информацию определенным способом и выдает результаты этой обработки электронным устройствам. И такие гибридные вычислительные устройства, несмотря на их малое быстродействие, смогут выполнять очень специфические задачи или работать в условиях, в которых в силу разных причин не может работать традиционная электроника.