Основой системы стала бактерия Pantoea agglomerans, которая обычно обитает на поверхностях, в том числе на растениях. Исследователи создали два ее варианта, работающих как транзисторы, и еще три штамма, выполняющих роль промежуточных «реле». В электронной схеме транзистор управляет прохождением электрического сигнала, а здесь бактерии управляют движением небольших сигнальных молекул.
Для создания схемы колонии бактерий печатали на поверхности с агаром — питательной средой. Соседние колонии размещали примерно в 5 мм друг от друга. Такое расположение позволяло химическому сигналу передаваться от одной колонии к следующей, формируя заданный путь распространения информации. При этом менять саму генетическую конструкцию бактерий для создания новой схемы не требовалось — достаточно изменить расположение колоний.
Исследователи продемонстрировали несколько типов логических операций, а также более сложные схемы — демультиплексор и сумматоры. Самая крупная экспериментальная схема состояла из 24 бактериальных колоний и могла складывать два входных сигнала.
До обычной электроники такой системе пока далеко: на выполнение одного вычисления ей требуется около восьми часов. Но ученые и не рассматривают бактерии как замену компьютерам. Их задача — встроить вычисления непосредственно в живые системы. Например, в будущем подобные схемы можно будет размещать на корнях или листьях растений, чтобы они распознавали засуху, атаку вредителей или другие виды стресса и запускали ответную реакцию.
Иными словами, исследователи движутся к компьютеру, который не просто работает рядом с живым организмом, а сам является частью биологической системы.
