Новости науки: первые шаги в изобретении биологических "логических схем"

23 июл 2018

Биологи объединяют несколько разных микробов в "биокомпьютер"

Международный коллектив биологов вырастил несколько необычных штаммов бактерий, объединенных в своеобразный биокомпьютер, управляющий поведением ряда других микробов, что в перспективе позволит ученым создавать полноценные "живые" логические схемы, говорится в статье, опубликованной в журнале Science.

"В нашем организме есть несколько десятков типов клеток, начиная с кожи и заканчивая клетками поджелудочной железы, которые взаимодействуют друг с другом и координируют свои действия, что позволяет нам, собственно, жить. Для этого клетки обмениваются множеством сигнальных молекул. Мы взяли их в качестве образца и попытались воспроизвести данную систему с нуля внутри очень простых организмов", — рассказывает Мэтью Беннетт (Matthew Bennett) из университета Райса в Хьюстоне (США).

Руководствуясь этой идеей, Беннетт и его коллеги использовали те механизмы, которые наши клетки используют для общения между собой, для создания простейшей логической схемы из трех видов микробов, аналога логической операции "НЕ", исполняемой практически любым микропроцессором.

Для этого ученые вставили в два разных штамма обычной кишечной палочки два противоположных по смыслу набора генов, которые заставляли этих микробов синтезировать сигнальные молекулы, включавшие или выключавшие наборы генов в третьей популяции бактерий.

Если поместить все три компонента "логической схемы" в одну и ту же пробирку, возникнет интересная вещь – взаимодействие этих микробов приведет к тому, что они объединятся в своеобразный живой аналог другого важного компонента микроэлектроники – генератор опорной частоты. Он представляет собой особое устройство, своеобразный электронный "маятник" или "часы", позволяющие синхронизировать работу множества отдельных компонентов микросхемы или иного электронного прибора.

Подобные биологические "логические схемы" и часы могут быть использованы в будущем, как мечтают ученые, для того, чтобы управлять работой бактериальных биокомпьютеров в нашем кишечнике. К примеру, человек может съесть йогурт, и "запрограммированные" микробы в его кишечнике начнут производить лекарство, заставлять других обитателей микрофлоры повысить свою активность или исполнять какие-то другие сложные функции.

0 0 533 закрыть элемент

оставить комментарий

Продолжение ленты:

Лаборатория Науки

23 июл 2018

Тaкие решения делaют улицы чище и просторней

0 486 0

Science|Наука

23 июл 2018

0 534 0

Наука и техника

23 июл 2018

Учёные доказали, что обычное переливание крови может развернуть процесс старения Две независимые группы учёных опубликовали результаты своих научных проектов, связанных с исследованиями в области регенерации и омоложения организма. Результаты их опытов поразили всех без исключения: процесс старения был повёрнут вспять, а организмы старых лабораторных мышей начали восстанавливать повреждённые ткани. Действительно, элементарное вливание молодой крови старым мышам привело к тому, что у последних улучшилась работа сердечно-сосудистой системы, а также прекратился процесс старения мозга. «Эти открытия могут стать ключевыми для всей медицины в целом!», — поделился своим восторгом профессор Гарвардской медицинской школы Рудольф Танзи в интервью журналу New York Times. Исследования эти являются продолжением научных экспериментов доктора Клайва М. МакКея, которые тот проводил ещё в 50-е годы прошлого века. Доктор МакКей обнаружил, что объединив кровеносные системы двух лабораторных мышей в ходе процедуры, называемой парабиозис, более старая мышь буквально молодела на глазах. Секрет этого процесса заключается в повышенном уровне определённых протеинов в молодой крови. Эти протеины, похоже, каким-то невероятным образом способны пробуждать стволовые клетки в старом организме, а те в свою очередь начинают создавать новые молодые ткани на замену старым и повреждённым. Первая группа исследователей из университета в калифорнийском городке Саул Вилледа ставила опыты на мышах, забирая образцы крови у молодых особей и вводя эту кровь в мозг старых подопытных. Эта трансплантация привела к значительному улучшению когнитивных функций старых мышей и обращению процесса старения их мозга вспять. Это открытие может сыграть важную роль в лечении болезни Альцгеймера в самом ближайшем будущем. Второе исследование, которое было не так давно опубликовано в издании Science, вели специалисты из Гарвардского университета под руководством доктора Эми Вэгерса. Их открытие заключается в том, что высокий уровень содержания протеина GDF11 в молодой крови способно развернуть вспять процесс старения сердца. Теория была доказана, опять же, на примере лабораторных мышей, чьи сердца быстро восстановились после переливания крови от более молодых особей. «Вместо того, чтобы применять одно лекарство для вашего сердца, второе — для ваших мышц, а третье — для мозга, можно будет использовать всего одно универсальное лекарство», — рассказал во время своего выступления доктор Вэгерс. Разумеется, всё это доказано лишь на примере обычных лабораторных мышей, а у человека совсем другая версия протеина GDF11. Тем не менее, очень высока вероятность того, что эта теория верна и для организма человека. Учёным предстоит проверить свои предположения уже совсем скоро. Второй спорный момент — это, что ничуть не удивительно, раковые опухоли. Когда речь заходит о стволовых клетках, всегда существует опасность того, что произойдёт ошибка и вместо восстановления органов на выходе получится злокачественное новообразование. Так что учёным ещё предстоит обуздать этот процесс и научиться контролировать его от и до. Но сам факт того, что было совершено подобное открытие не может не радовать. Ведь всё это способно помочь вылечить множество больных людей, а также, при идеальном раскладе, продлить жизнь человеку.