Naukowcy wykorzystują modelowanie matematyczne do kontrolowania składania dwuwymiarowych układów bakteryjnych
Biolodzy z MITInstytut wykorzystał modelowanie matematyczne do kontroli genetycznie zmodyfikowanych bakterii Escherichia coli (E. coli). Udało im się zaprogramować systemy bakteryjne tak, aby przekształcały się w dowolne dwuwymiarowe struktury o pożądanych właściwościach.
Kontrolowany wzrost zmodyfikowanych bakterii pozwala na tworzenie struktur o określonym kształcie. Zdjęcie: laboratorium Riedel Kruse/Uniwersytet Arizona
Naukowcy stworzyli zestaw narzędzi dlabioinżynieria w celu kontrolowania właściwości adhezji międzykomórkowej ruchliwych komórek bakteryjnych. Zmodyfikowane genetycznie bakterie hodują na swoich ścianach komórkowych pewne molekuły, które działają jak bramy dokujące dla odpowiednich komórek partnerskich.
Podobnie jak w konstruktorze LEGO, tylko komórki zNaukowcy wyjaśniają, że pasujące cząsteczki mogą się łączyć. Kiedy zderzają się dwie populacje komórek z ich odpowiednimi cząsteczkami adhezyjnymi, tworzą widoczną stałą granicę, której położenie i kształt są określone przez początkowe pozycje wysiewu i stężenia komórek.
Za pomocą symulacji komputerowych naukowcy obliczają wzrost i rozprzestrzenianie się kolonii różnych wariantów bakterii w celu stworzenia pożądanych płaskich struktur na styku bakterii.
W swoim badaniu naukowcy wykazali, w jaki sposóbdzięki kontrolowanemu wzrostowi możliwe jest formowanie płaskich powierzchni żywych, w tym kanałów do transportu płynów. Ponadto naukowcy są przekonani, że opracowanie przyda się do tworzenia bioczujników wrażliwych na różne bodźce zewnętrzne.
Biolodzy będą nadal badać kontrolowane życiesystemy. W przyszłych eksperymentach chcą przejść do tworzenia trójwymiarowych struktur i systemów, które w określonych punktach wytwarzają różne substancje chemiczne.
Czytaj więcej:
„James Webb” wysłał zdjęcie zderzenia dwóch ogromnych galaktyk
„Bezużyteczne” bakterie na Ziemi zapewnią życie kolonistom Marsa
Na piramidzie w Chinach znaleziono portret „króla przodków”. Rządził ponad 4000 lat temu