”Twinkle coli とは”

微生物をロボットとみなして、センサやアクチュエータ、制御システムを搭載して作成する「微生物ロボット」は、マイクロロボットと言えます。マイクロロボットが実現できれば、体内に入れて病変を治したり薬を運んだりといった画期的な治療や、環境中の微量な金属を効率的に回収したり、環境汚染物質を探索し分解し無毒化するといった環境分野での活躍が期待できます。

　さて、ロボットを作る上で、頭脳となるコンピュータで処理装置として働くCPUの性能が重要です。CPUの性能を決めるのは動作周波数で、これが速いほどCPUの処理速度が上がりコンピュータの性能は高くなります。動作周波数は1秒間に刻むクロックの回数を示すためクロック周波数とも呼ばれ、例えば、1秒間に100回のクロックを刻む場合は100Hzと表されます。このクロックは発振子という電子部品から生成されます。

　クロックを生む発振子は生物にも存在します。シアノバクテリアなどが持つ概日リズムを司る時計遺伝子などがそれに当たります。しかし、これらの発振子は、タンパク質の状態変化のゆったりとした繰り返し、またはタンパク質による遺伝子発現の制御（転写→翻訳→転写抑制の3ステップ）を介したもので、周波数は数十分から数時間です。

　高性能の微生物ロボットの実現のためには高性能なCPUが必要であり、発振子の周波数を高くする必要があります。しかし、タンパク質を介した発振子では反応が遅かったり、制御の仕組みが複雑であったりすることから高い周波数を生むことは困難です。そこで私たちは全く新しいアプローチで微生物ロボット用発振子の開発を試みました。

　そして、この生物ロボット用発振子を応用して蛍のように光る大腸菌がTwinkle coliです。