Háromig már egy baktérium is tud számolni

Bár a baktériumokat mint egyszerű organizmusokat tartjuk számon, amerikai tudósoknak sikerült megalkotniuk egy törzset, ami számolni is tud, igaz csak háromig.

A Boston Egyetem és az MIT tudósainak munkája mérgek mérésére alkalmas környezeti vagy biológiai szenzorokat eredményezhetnek, amik a munka végeztével megsemmisíthetik önmagukat. "Nem tanítottuk, hanem programoztuk a baktériumokat a számolásra" - mondta James Collins, a bostoniak professzora, a Science magazinban megjelent tanulmány társszerzője. "Ezt az új képességet egyfajta kiolvasási mechanizmusként, vagy vezérlő kapcsolóként használhatjuk."

A tudósok a már sok mindent megélt E. coli baktériumot programozták számolásra két kapcsolóként viselkedő DNS-szakaszt tartalmazó molekula befecskendezésével. Az egyik kapcsoló egy percszámlálót kapcsol be, a másik pedig egy óraszámlálót. Az első kapcsoló proteineket aktivál, melyek fizikailag átbillentenek egy DNS-darabot, ha az E. coli több percen át cukornak van kitéve. A második kapcsoló olyan proteineket kapcsol be, amik a DNS egy kis részét mozdítják el a sötétség és a világosság váltakozó időszakai hatására.

Mindkét kapcsoló csak háromszor billenhet át, azaz háromig számol. Amint elérték ezt a számot a DNS-kapcsolók egy másik mesterséges proteint aktiválnak, egy úgynevezett zöld fluoreszkáló proteint (ZFP), ami zöldre festi a baktériumot, jelezve a tudósoknak, hogy bakteriális időzítőjük működött.


Ez a funkció lehetővé teszi az alkalmazónak hogy észlelje, amint a baktérium felfelé számol (1, 2, 3 ...), így a sejtekkel megszámoltathatják, hogy hányszor találkoztak egy bizonyos toxinnal vagy gyógyszerrel. Jelenleg a baktériumok egyszeri szenzorként működnek: amint észlelik az adott vegyületet reakció megy végbe köztük. Ez nagy segítség a vegyület jelenlétének kimutatásában, arra azonban alkalmatlan, hogy megmérjék, hányszor bukkan fel egy vegyület.

Az időzítő visszaszámlálóként is működhet. Elérve a nullát a sejt megsemmisítheti önmagát, például miután befejezte munkáját. A sejteknél a természetben is létezik önmegsemmisülés bizonyos körülmények között, például amikor túl gyorsan, vagy korlátlanul kezdenek osztódni, mint a rák esetében. A replikálódások felhalmozódnak és apoptózist, programozott sejthalált gerjesztenek.

A tudósok a szintetikus biológia eszközeivel programozták ezt az új képességet az E. coliba. A bakteriális számlálóknak kódoló gének viszonylag egyszerűen átültethetők más baktériumokba. A nehézséget inkább az okozza majd, hogyan társítsák a bakteriális számlálókat más rendszerekkel, amik megkönnyítenék a számlálás rögzítését, vélekedik Christina Smolke professzor, a Stanfordi Egyetem szintetikus biológiával foglalkozó tudósa, hozzátéve, hogy a terület kutatói jelenleg a komponensek, mint a bakteriális számláló egy egységgé kovácsolásán dolgoznak.