Bactérias tornam-se transistores em circuitos vivos desenvolvidos no MIT

Pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) programaram cepas de Pantoea agglomerans para funcionar como transistores biológicos. O sistema permite imprimir circuitos vivos sobre meio sólido e executar operações lógicas pelo fluxo de pequenas moléculas. A equipe aponta possível uso futuro em folhas e raízes, com detecção de seca, ataque de pragas e outros tipos de estresse.

O trabalho aplica princípios de lógica de transistor de passagem. Os cientistas desenvolveram dois tipos de transistores bacterianos, N e P, além de três cepas-relé. Os transistores recebem sinais moleculares e controlam a produção de moléculas de saída. As cepas-relé conectam componentes e direcionam a informação entre colônias.

Bactéria escolhida

A bactéria escolhida, Pantoea agglomerans, cresce em superfícies, inclusive em plantas. Nos circuitos, uma molécula chamada OC-6 liga um tipo de transistor e desliga o outro. Outro sinal, OC-12, funciona como molécula-alvo. Conforme a combinação recebida, as células produzem OHC-14. As cepas-relé transformam esse sinal em uma nova saída, capaz de alimentar outro transistor.

A equipe imprime as colônias sobre placas com ágar. Cada colônia fica a cerca de cinco milímetros da vizinha. O espaçamento limita a difusão do sinal até o ponto mais próximo e ajuda a manter o fluxo de informação em uma direção. A mudança no desenho impresso altera a função do circuito sem exigir nova modificação genética.

Com apenas cinco tipos celulares, os pesquisadores montaram diferentes arquiteturas. Os testes incluíram operações lógicas com múltiplas entradas, portas “ou” e “implica”, demultiplexador, meio somador e somador completo. O maior circuito descrito reúne 24 colônias e soma duas entradas. A combinação de funções simples permite ampliar a complexidade do processamento biológico.

Proposta diferente

A proposta difere de abordagens tradicionais da biologia sintética, nas quais várias funções ficam concentradas na mesma célula. Essa estratégia enfrenta limitações ligadas ao número de fatores de transcrição disponíveis e à sobrecarga da maquinaria celular. No novo sistema, cada cepa executa uma função simples. O arranjo espacial conecta essas funções.

Os circuitos levam cerca de oito horas para concluir cada cálculo. O tempo supera o de dispositivos eletrônicos, mas os pesquisadores consideram a duração compatível com aplicações biológicas. O objetivo não envolve substituir computadores. A meta consiste em levar capacidade de processamento para sistemas vivos.

Na agricultura, a equipe cita a possibilidade de aplicar circuitos sobre raízes para detectar diferentes formas de estresse (doi 10.1038/s41589-026-02300-3). Após reconhecer um sinal específico, o sistema poderia acionar uma resposta biológica. Exemplo citado pelos cientistas envolve a síntese de fungicida após a detecção do estímulo correspondente.