細菌があなたの新しいコンピューターを動かす日が来るかもしれない

シリコンの時代は終わりました。未来のコンピューターは、部分的にバクテリアをベースに作られるかもしれません。インペリアル・カレッジ・ロンドンの科学者たちは、バクテリアを論理ゲート（電子回路を構成する基本部品）として機能させるように設計しました。これは、生物学的デジタルデバイス、つまり生きたコンピューターの実現に向けた重要な一歩です。

大腸菌は、遺伝的ANDゲートの宿主として用いられました。このゲートが活性化するには、2つの独立した遺伝子を活性化するための2つの入力シグナルが必要です。そして、これら2つの遺伝子によって発現される2つのタンパク質が協調的に3つ目の遺伝子を活性化し、目的の出力を生成します。

このゲートはモジュール式に設計されており、個々の遺伝子パーツを交換できるため、ゲートの機能を維持しながら入力または出力を変更できます。

科学者たちはまた、ANDゲートをNOTゲートに接続してNANDゲートを作ることで、組み合わせ回路が実現できることを実証しました。この場合、ANDゲートの出力はNOTゲートの入力として機能し、実質的にNOTゲートをオフにします。したがって、ANDゲートの両方の入力が存在する場合、NOTゲートからは出力が生成されません。

この特性は、より複雑なシステムを構築する上で鍵となります。これらのゲートの3つ目の重要な特徴は、宿主（この場合は大腸菌）の遺伝的背景と外部環境の両方から独立して機能できることです。

こうした生体コンピュータの設計にはまだ長い道のりが残されていますが、その潜在的な応用範囲は非常に興味深いものです。人体内で癌細胞を検出したり、動脈のプラークを除去して心臓発作を予防したり、あるいは環境中の毒素を検出して中和したりといった用途が考えられます。

[自然 / 写真: FlickrのAnthony D'Onofrio (CC-BY 2.0)]