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: