Des chercheurs du MIT ont développé une approche innovante en informatique en concevant des bactéries pour fonctionner comme des transistors, les éléments de base des circuits électroniques. Ces transistors vivants peuvent être imprimés sur un milieu de culture à l'intérieur d'un plat de Petri, formant ce que l'équipe appelle des "circuit boards vivants". Les bactéries régulent le mouvement de petites molécules de signalisation qui transmettent l'information, tout comme les signaux électriques dans les circuits électroniques traditionnels. L'équipe a créé deux types de transistors bactériens et trois souches de relais qui aident à transférer les signaux entre eux. Ensemble, ces cinq souches forment un système modulaire pouvant être organisé pour construire divers types de circuits. Les bactéries utilisées dans l'étude, Pantoea agglomerans, sont des micro-organismes communs qui vivent à la surface et sont souvent trouvés sur les plantes. Les chercheurs ont conçu deux versions de transistors bactériens qui réagissent à une molécule appelée OC 6. L'une s'active lorsqu'elle détecte OC 6, tandis que l'autre se désactive. Les deux transistors réagissent également à une deuxième molécule, OC 12. Selon la présence d'OC 12 et si le transistor est activé ou non, les bactéries produisent une molécule de sortie appelée OHC 14. Cette sortie peut ensuite être utilisée comme une entrée pour d'autres composants du circuit. Pour connecter différentes parties du circuit, les chercheurs ont conçu trois souches de relais de Pantoea agglomerans. Ces cellules prennent le signal OHC 14 et le transforment en une nouvelle sortie pouvant être utilisée par le transistor suivant. Cela permet au système de fonctionner comme un circuit électronique traditionnel, avec des composants individuels "branchés" ensemble. Par exemple, l'équipe a créé un interrupteur bidirectionnel à l'aide de deux transistors qui détectent OC 12. Selon une entrée d'interrupteur externe, le système peut diriger l'information à travers différentes souches de relais avant de l'envoyer à d'autres transistors pour un traitement supplémentaire. Pour construire les circuits, les chercheurs ont imprimé des colonies bactériennes sur des plaques d'agar, qui servent de milieu de culture. Chaque colonie a été placée à environ 5 millimètres les unes des autres pour s'assurer que les signaux chimiques n'atteignent que la colonie suivante dans la séquence. Cette distance contrôlée permet à l'information de circuler à travers le circuit dans une seule direction, tout comme l'électricité circule sur une carte de circuit. Les chercheurs ont démontré que le même transistor bactérien peut effectuer différentes opérations logiques selon sa position dans le circuit. Cela inclut des portes "multi-input", "ou" et "implique". En reliant plusieurs transistors, l'équipe a créé des systèmes plus complexes, tels que des circuits capables d'ajouter deux signaux ensemble, de traiter simultanément plusieurs signaux ou d'agir comme un démultiplexeur, qui dirige un seul signal vers un des plusieurs destinataires en fonction d'une entrée de contrôle. Le circuit le plus complexe construit dans l'étude comprenait 24 colonies bactériennes interconnectées et était conçu pour additionner deux entrées. Cette recherche a été soutenue par l'Agence des projets de recherche avancée de défense des États-Unis (DARPA) et l'Agence des projets de recherche avancée de l'intelligence des États-Unis (IARPA), et les résultats ont été récemment publiés dans le journal Nature Chemical Biology.