یک کاربرد میکروب شناسی
باکتریها باعث تولید کامپیوتری سریع تر و هوشمندتر می گردند.
یکی از اجزای جالب توجه ارکئی ها موسوم به هالوباکتریوم درمحیطی زیست می نماید که گونه های دیگربه سختی قادر به رشد می باشند. این باکتری در دریاچه ها نمک، سنگ های نمک لیسیدنی موجود در دامداری ها، جلگه های نمکی یا هر محیط دیگری که غلظت نمک ان 5تا7 بار بیشتر از غلظت نمک اقیانوس هاست
یافت می گردد. هالو باکتری ها را می توان به سادگی مورد شناسایی قرار داد ،زیرا محیط زندگی خود را به رنگ ارغوانی در می اورند . این باکتری قادر به تخمیر هیدرات های کربن نیست وکلروفیل ندارد،بنابراین تصور بر ان بود که تمامی انرژی انها از طریق فسفوریلاسیون اکسیداتیو تامین می گردد.کشف هیجان انگیز سیستم جدیدی از فتو فسفوریلاسیون ناشی از بررسی و مطالعه ی غشای پلاسمایی اعضای هالوباکتریوم هالوبیوم بوده است.
محققان دریافتند وقتی که سلول هالوباکتریوم هالوبیوم شکسته وتجزیه می شود وترکیبات ان از یکدیگر تفکیک می گردد،غشای پلاسمایی این سلول به دو بخش قرمز و ارغوانی یا بنفش،تقسیم می گردد .
قسمت قرمز که بخش اعظم غشا از ان تشکیل می شود ،حاوی سیتوکروم ها ،فلاوو پروتئین ها ،و دیگر بخش های زنجیره ی انتقال الکترون است که عمل فسفوریلاسیون اکسیداتیو را انجام می دهند.قسمت ارغوانی جالب توجه تر است .غشای ارغوانی مزبور در قطعاتی جداگانه از شبکه های شش ضلعی در درون غشای پلاسمایی واقع گردیده است.
این رنگ ارغوانی مربوط به پروتئینی است که 57%غشای ارغوانی را تشکیل می دهد.پروتئین مزبور شبیه رنگدانه ی شبکیه موجود در سلول های استوانه ای چشم انسان (موسوم به ردوپسین)است وبه همین دلیل،ردوپسین باکتریایی نام گرفته است .زمانی که این ماده مورد شناسایی قرار گرفت،هنوز نقش وعملکرد ان ناشناخته بود.
بررسی های بیشتر موید ان بود که هالوباکتریوم هالوبیوم می تواند در حضور یکی از دو عامل نور یا اکسیژن رشد نماید،اما زمانی که هیچکدام از عوامل مزبور حضور نداشته باشد ،قادر به رشد نیست .
این نتیجه ی غیر منتظره ی حاکی از ان بود که هالو باکتریوم می تواند انرژی مورد نیاز خود را با استفاده از یکی دو سیستم ،یعنی سیستمی که در حضور اکسیژن عمل می نماید(قسقوریلاسیون اکسیداتیو) یا سیستمی که در حضور نور عمل می کند(نوعی از فتوفسفوریلاسیون)تامین نماید .
دانشمندان دریافتند میزان ساخت ادنوزین تری فسفات توسط هالوباکتریوم هالوبیوم در شرایطی که سلول ها در معرض نوری با طول موج 550 و 600 نانومتر قرار می گیرند،بیشتر است. این دامنه ی طول موج،کاملا با طیف جذبی رودوپسین باکتریایی مطابقت دارد.
محققان گمان نمودند باکتریورودوپسین،مانند سیستم های دارای کلروفیل،به یک پمپ پروتئینی عمل می کند تا تراکمی از پروتون را در ان سوی غشای سلولی ایجاد نماید،در این مورد شیب مزبوردر ان سوی غشای ارغوانی ایجاد می گردد.این شیب پروتون می تواند سبب انجام کار سلولی یا موجب ساخت ادنوزین تری فسفات یا انتقال مواد محلول گردد.
هالوباکتریوم جایگزین تراشه ی سیلیکونی می گردد
در مرکز الکترونیک مولکولی دانشگاه سیراکوس،رابرت بریج،هالوباکتریوم را به مدت 5روز در دسته های پنج لیتری رشد داد وسپس باکتریورودوپسین را برای استفاده ای نوین،از این سلول ها استخراج نمود.بریج تراشه ای کامپیوتری تولید کرد که از لایه ای نازک ازباکتریو رودو.پسین ساخته شده بود.
کامپیوترهای متداول،اطلاعات را د رویفر (برای ساخت تراشه) نازکی از جنس سیلیکون ذخیره می نماید. جریان الکترون ها از طریق سویچ ها، منجر به نقش بستن مجموعه ای از صفر و یک ها در سیلیکون مزبور می گردند که کامپیوتر با قرائت انها، پردازش اطلاعات را انجام می دهند.عبور الکترون ها از سویچ،نشانگریک و عدم عبور وتوقف جریان الکترون از ان، نشانگر صفر می باشد. با این حال سیلیکون برای کاربرد های نظیر هوش مصنوعی یا بینایی روبوت قادر به نگهداری اطلاعات کافی یا پردازش انها با سرعت مناسب نخواهد بود.
در عوض تراشه ی رودوپسین باکتریایی قادر است در مقایسه با تراشه ی سیلیکونی،اطلاعات بیشتری را ذخیره وانها را با سرعت بیشتری (بیشتر شبیه مغز انسان)پردازش نماید.تراشه ی باکتریورودوپسین با نور کار می کند وبه این ترتیب حرکت ان با سرعت نور که بسیار سریعتر از جریان الکترونی است ،صورت می پذیرد.نور سبز باعث می گردد که پروتئین مزبور،دچار چین خوردگی گردد،پروتئین تاخورده به عنوان یک،قرائت می گردد،در حالی که پروتئین تا نخورده نشانگر صفر خواهد بود.نور لیزر برای رویت پیکر بندی این پروتئین مورد استفاده قرار می گیرد.
در حال حاضر این تراشه پروتئینی را برای حفظ ساختار ان باید در دمای 40 – درجه سانتیگراد نگهداری نمود،اما بریج وهمکارانش امیدوارند این مشکل را مرتفع نمایند.دانشمندان روسی پردازنده ای از جنس پروتئین را برایافادهدر رادارهای ارتش ساخته انو ارتش امریکا نیز ظاهرا تراشه های پروتئنی را در هواپیما های جنگی مورد استفاده قرار داده است.
منبع: مقدمه ای بر میکروب شناسی، نویسندگان :جرارد جی تورتورا، بردل ار.فانکه، کریستینه ال .کیس.