Przejdź do treści

Bi-​Fi — biologiczny internet

Prze­sy­łanie in­for­macji przez in­ternet, z wy­ko­rzy­sta­niem Wi-​Fi jest dla nas czymś tak na­tu­ralnym, jak od­dy­chanie. Po­dobny me­cha­nizm można wy­ko­rzy­stać… w ży­wych organizmach.

Na­ukowcy z Uni­wer­sy­tetu Stan­forda opra­co­wali in­no­wa­cyjny me­cha­nizm, po­zwa­la­jący prze­syłać in­for­macje między ko­mór­kami za po­mocą wi­rusów. Ten bio­lo­giczny in­ternet Bi-​Fi umoż­liwia nie tylko szybkie prze­ka­zy­wanie in­for­macji między po­je­dyn­czymi ko­mór­kami, ale też szybkie do­star­czanie skom­pli­ko­wa­nych in­strukcji, po­zwa­la­ją­cych na kon­tro­lo­wanie ca­łych po­pu­lacji ko­mórek. To do­piero po­czątek moż­li­wości, jakie daje nowa me­toda. W przy­szłości w ten sposób bę­dzie można kie­rować np. ko­mór­kami two­rzą­cymi jakąś tkankę lub cały żywy organizm.

Ko­mórki po­trafią ko­mu­ni­kować się między sobą, jednak sposób, w jaki to robią, na­rzuca bardzo wiele ogra­ni­czeń. Jest to zwią­zane z nie­do­sko­na­ło­ścią no­śnika in­for­macji, którym może być jakiś związek che­miczny. Po­je­dynczy związek che­miczny jest często jed­no­cze­śnie in­for­macją i no­śni­kiem. Nie sposób tych dwu funkcji od­dzielić. Co to do­kładnie oznacza wy­ja­śnia dr Drew Endy, jeden z odkrywców:

Jeśli sieć jest oparta na czą­steczce cukru, to wia­do­mości prze­sy­łane w jej ob­rębie ogra­ni­czają się do moż­li­wości „więcej cukru”, „mniej cukru” lub „brak cukru”.

Na­ukowcy z Uni­wer­sy­tetu Stan­forda, dr Mo­nica Ortiz i dr Drew Endy, obe­szli to ogra­ni­czenie, od­dzie­lając in­for­mację od jej no­śnika i prze­ka­zując po­le­cenia do ko­mórek w inny sposób – za po­mocą ła­god­nego, od­po­wiednio spre­pa­ro­wa­nego wi­rusa o na­zwie M13. Na­ukowcy wy­ko­rzy­stali główne cechy wi­rusa M13: wy­wo­ły­wanie ła­godnej in­fekcji i zdol­ność do prze­no­szenia spo­rych frag­mentów DNA. Wirus na­mnaża się we­wnątrz ko­mórek, pa­kując przy­go­to­wane przez bio­in­ży­nierów DNA w swoje białka i wy­sy­łając je na ze­wnątrz ko­mórki tak, by inne zo­stały za­in­fe­ko­wane. In­for­macja za­pi­sana w DNA jest uwal­niana w środku za­in­fe­ko­wa­nych komórek.

Opra­co­wany przez nich sposób ko­mu­ni­kacji za po­mocą wi­rusa umoż­liwia prze­ka­zy­wanie wia­do­mości o bar­dziej zło­żonym cha­rak­terze. Je­dynym ogra­ni­cze­niem jest je­dynie fakt, iż musi to być ro­dzaj ge­ne­tycznej in­strukcji: roz­po­cząć wzrost, za­trzymać wzrost, pod­płynąć bliżej, od­dalić się, pro­du­kować in­su­linę itp. Wy­ko­rzy­stanie DNA jako wia­do­mości zwiększa także ilość da­nych, które mogą być trans­mi­to­wane. In­nymi słowy, zwięk­szyła po­jem­ność pa­mięci. Naj­większa ilość DNA, jaką udało się wpro­wa­dzić do wi­rusa to 40 tys. par zasad.

W trakcie prze­pro­wa­dzo­nych eks­pe­ry­mentów dr Ortiz była w stanie za­ob­ser­wować przekaz in­for­macji między ko­mór­kami w stałym pod­łożu wzro­stowym na od­le­głość większą niż 7 cm!

To bardzo długi dy­stans ko­mu­ni­ka­cyjny – powiedziała.

Dzięki Bi-​Fi już nie­bawem bę­dzie można w łatwy sposób ste­rować np. bak­te­riami wy­ko­rzy­sty­wa­nymi na prze­my­słową skalę do pro­dukcji paliw, far­ma­ceu­tyków i in­nych po­trzeb­nych związków. Zda­niem Mo­niki Ortiz to do­piero po­czątek moż­li­wości, jakie daje nowa metoda.

Nasz system jest dziś jeszcze na przed­nówku – po­wie­działa Mo­nika Ortiz – ale kiedy wpro­wa­dzano In­ternet po raz pierwszy w la­tach ‘70, trudno było sobie wy­obrazić mi­liardy za­sto­sowań, jakie ma dziś, więc praw­do­po­dobnie więk­szość z moż­li­wych za­sto­sowań bio­lo­gicz­nego In­ter­netu obecnie po­zo­staje poza sferą naj­skryt­szych marzeń.

Powiązane materiały: