Bistabilne jednokomórkowce

Bioinżynierowie już jakiś czas temu doszli do logicznego wniosku, że organizmy jednokomórkowe, badane przez nich w ramach eksperymentów nad tworzeniem "obwodów" przydatnych do tworzenia białek czy związków chemicznych, pod wpływem takiego samego bodźca będą reagowały w taki sam sposób.

Przekonanie to obalił właśnie Lingchond You z Duke University. Podczas serii eksperymentów zauważył, że bakterie wykazują bistabilność, czyli zdolność do istnienia w dwóch różnych stanach stacjonarnych. To umożliwia ich przeprogramowywanie, co może mieć olbrzymie znaczenie w obwodach używanych do produkcji białek, enzymów czy związków chemicznych. Niewykluczone też, że właściwość tę uda się wykorzystać do podawania różnych lekarstw bądź selektywnego zabijania komórek rakowych.

Odkryliśmy, że w populacji identycznych komórek,niektóre mogą reagować w jeden sposób, a inne w drugi. Wydaje się, że jest to proces przewidywalny, a więc możemy go brać pod uwagę przy tworzeniu obwodów - napisali w Nature Chemical Biology You i jego student Cheemeng Tan. Bistabilność komórek przypomina zatem to, co dzieje się z przełącznikami w obwodach elektrycznych - mogą przyjmować dwa stany, a więc można wykorzystać je do dokonywania obliczeń.

Naukowcy zauważają, że wcześniej nie doceniano złożoności układów, w których wykorzystano komórki. Sądzono, że zmiany genetyczne nie doprowadzą do zmian w samym działaniu komórek, traktowano je więc jak elementy pasywne obwodu. Teraz wiemy, że gdy układ jest aktywowany, wpływa na komórkę, która w odpowiedzi daje dodatkowe informacje do układu. Dotychczas na ten temat jedynie teoretyzowano, ale nie udowodniono takiej możliwości eksperymentalnie - mówi Tan.

Podczas swoich eksperymentów naukowcy wykorzystali kolonię genetycznie zmodyfikowanych E.coli, tworzących obwód. Po zewnętrznej stymulacji część komórek "przełączyła się" w pozycję "on" i rosły one wolniej, a reszta była w stanie "off" i rosła szybciej.

bakteria jednokomórkowiec bistabilność obwód układ obliczenia