החיידק הזה יכול לעשות חלוקה, לחשב לוגריתמים ולקחת שורשים מרובעים

קבוצה של מהנדסים מ-MIT יצרה מחשבונים אנלוגיים מתאי חיים, לפי מאמר שפורסם באינטרנט ב טֶבַע אתמול. על ידי כוונון הגנים של תאי חיידקים, החוקרים הצליחו ליצור מעגלים שיכולים לבצע חישובים - כולל חילוק, כפל, לוגריתמים ושורשים מרובעים - בצורה הרבה יותר יעילה מאשר רבים קיימים ביו-מחשבים.

שימוש במעגלים אנלוגיים, הרותמים את הפונקציות הביוכימיות הטבעיות של התא, מאפשר חישובים יותר ניואנסים מאשר הטלת לוגיקה דיגיטלית. בעוד שמעגלים דיגיטליים מסווגים את כל הערכים כאפסים ואחדים, מעגלים אנלוגיים יכולים להתמודד עם טווח רציף של כניסות, ולאפשר ערכים ביניהם. בנוסף לחישוב האם קיימת מולקולה כמו גלוקוז או לא, מעגלים אלה יכולים לדעת את הריכוז שלה, למשל.

"חישוב אנלוגי הוא יעיל מאוד", אמר הסופר הבכיר רהול סרפשקר בהצהרה לעיתונות. "כדי ליצור מעגלים דיגיטליים ברמת דיוק דומה יידרש הרבה יותר חלקים גנטיים."

מעגל סינטטי שמחשב שורשים מרובעים, למשל, דורש יותר מ-100 חלקים, בעוד שהמעגל האנלוגי של צוות MIT משתמש רק בשני חלקים.

כדי ליצור מעגל שיכול להתרבות, החוקרים שילבו שני מעגלים ששניהם מפעילים את הגנים לחלבון פלואורסצנטי ירוק, או GFP. אחד השתמש בסוכר בשם ארבינוז, והשני השתמש במולקולת איתות בשם AHL. הקלט המשולב משניהם מחושב לאחר מכן באמצעות הכמות הכוללת של GFP.

התא מתחלק באמצעות אותו מנגנון אנזים שעוזר לו לחשב את היחסים של מולקולות שונות. החוקרים שינו את המעגלים כדי להרחיב את הטווח שלהם ולחשב כניסות של עד 10,000.

המטרה העתידית של החוקרת היא לשכפל את הצלחתם עם תאי חיידקים בתאים גדולים יותר, כולל תאי יונקים. Karpeshkar שואפת ליצור מעגלים חדשים שיכולים לשפר את ביטוי הגנים, חישה מולקולרית וחישוב, על פי MIT. "זה עתה שרטנו את פני השטח של מה שמעגלי משוב אנלוגיים מתוחכמים יכולים לעשות בתאים חיים", אמר.

MIT