З кишкової палички створили біологічний дисплей

Амеріканскім біотехнологам вдалося створити унікальний пристрій з колоній бактерій кишкової палички. П'ять тисяч колоній в пристрої виконують функцію окремого «пікселя» і утворюють своєрідний рідкокристалічний екран. Він дозволить визначати рівень концентрації миш'яку в середовищі.

Целью багатьох вчених світу є останнім часом створити гідну заміну з біологічного матеріалу кремінним елементам електронних пристроїв. Наприклад, у жовтні 2011 французькі біологи спільно з британськими створили з кишкової палички унікальне обчислювальний пристрій. «Біокалькулятор» складав надходять у нього сигнали хімічної природи, а результат видавав в якості іншої речовини.

Біотехнологі з Каліфорнійського університету під керівництвом Джеффа Хасті створили черговий дивні біологічний аналог електронного пристрою. Функції нового пристрою роблять його чимось середнім між своєрідним хімічним датчиком і рідкокристалічним дисплеєм. Складається пристрій з п'яти тисяч мікроячеек, розділених полунепроніцаемой мембраною. У кожній клітинці мешкає колонія кишкової палички. У геном цих бактерій вчені попередньо вбудували систему обміну сигналами, що складається з двох рівнів.

Первий рівень представляє швидкий обмін сигналами, який здійснюється за допомогою так званого «почуття форуму» колоній кишкової палички. Фактично бактерії здатні попереджати своїх «співвітчизників» про якусь загрозу або хімічної атаки, виділяючи в якості сигналу спеціальні сигнальні молекули. Біотехнологи скористалися цією властивістю бактерій і дещо модифікували сигнальний механізм. Тепер попереджаючи про небезпеку, бактерії виділяли молекули флуоресціюючого речовини. Потім учені розширили фактичний радіус дії сигнального механізму бактерій.

Второй рівень системи обміну сигналами був вченими штучно доданий. У ДНК кишкової палички вони вбудували ген NDH-2, який дозволив бактерії синтезувати пероксид водню, а після цього виділяти його у вигляді пари в навколишнє середовище. У природних умовах кишкова паличка боїться пероксиду водню і при перших ознаках загрози починає виділяти сигнальні молекули. Після модифікацій кишкова паличка стала фактично в якості сигналу виділяти пероксид водню.

Молекули пероксиду здатні легко проникати через мембрану, подорожуючи по сусідніх «пікселям». Молекули пероксиду зчитуються бактеріями, які в свою чергу також починають виділяти сигнальний пероксид, запускаючи «почуття форуму». Перекис виділяється бактеріями з деякою періодичністю, тому «пікселі» в дисплеї також періодично гаснуть і загоряються. Фактично пристрій став генератором тактової частоти. Щоб використовувати унікальний пристрій на практиці, фахівці модифікували його для виявлення сполук миш'яку в природі. У ДНК кишкової палички включили черговий додатковий ген, який змушував її учащати мерехтіння в разі присутності сполук миш'яку в середовищі. Виявляючи миш'як, «біодісплей» починав часто мерехтіти, іноді навіть не припиняючи мерехтіння. За допомогою подібного пристрою в майбутньому, можна буде визначати концентрацію та інших небезпечних хімічних речовин у навколишньому середовищі.

Новость підготувала Оксана Скріпко

• Биоразнообразие суши растёт вместе с лесным покровом в сельскохозяйственных ландшафтах
• Крупнейшие засухи связаны с упадком древней цивилизации долины Инда
• Полярные сияния смогут увидеть жители 15 штатов США уже этой ночью
• Робот «Лэсси» открыл тысячи гнёзд рыб под антарктическим льдом
• Учёные раскрыли, что происходит под загадочным вулканом Олдоиньо-Ленгаи в Танзании
• Исследование «Глобальное бремя болезней»: смертность в мире снижается, но среди молодежи — растет, а неравенство в здравоохранении усиливается
• От символа элиты до царской эмблемы: как мотив пальметты изменил своё значение в Иудее эпохи железа
• Древние зубы раскрыли тайну: люди жевали психоактивные орехи бетеля уже 4 000 лет назад