A tutti sarà capitato di sentirsi disorientati al mattino quando si viene svegliati da un rumore improvviso, come una telefonata. Spesso non si ricorda di aver dormito in un hotel o sul divano di un amico, anziché nel nostro letto, e ci si sente per qualche attimo persi. Č come se il cervello avesse bisogno di una manciata di secondi prima di riattivarsi e raccogliere tutte le informazioni ambientali, permettendoci così di orientarci di nuovo nella realtà. Questo perché quando cambiano repentinamente alcune caratteristiche dello spazio circostante, l’ ippocampo, cioè l’area del cervello determinante per la memoria spaziale, ha bisogno di qualche millesimo di secondo per attivare la mappa neurale corrispondente al nuovo ambiente.

A scoprirlo è stato un team internazionale di ricercatori, tra cui il neuroscienziato Alessandro Treves della Scuola internazionale superiore di studi avanzati (Sissa) di Trieste, in uno studio pubblicato sulla rivista Nature.

Il meccanismo è piuttosto semplice. Nell’ippocampo le cosiddette cellule di posizione elaborano una rappresentazione mentale dello spazio circostante e a ciascun ambiente corrisponde una mappa diversa, costituita da insiemi distinti di cellule. Ma se il cambiamento è istantaneo la percezione sensoriale del nuovo ambiente contrasta con la memoria e le due diverse mappe cognitive, corrispondenti al vecchio e al nuovo contesto, entrano in competizione fra loro: nell’ippocampo si osservano cioè salti da una mappa all’altra e viceversa, a intervalli temporali brevissimi. Il risultato? Č come se venissimo teletrasportati da un ambiente a un altro. Per un attimo infatti regna l’ incertezza e la realtà circostante sembra incomprensibile, fino a quando il cervello riesce a riprendere il controllo della situazione e in modo stabile si attiva la rappresentazione corrispondente al nuovo set ambientale.

“ Il cervello non si lascia confondere”, hanno spiegato gli autori dello studio. “ I diversi luoghi dei ricordi – hanno continuato – non si mescolano mai, anche se si percepisce il contrario. Questo perché i processi avvengono solo nella nostra testa. Quando il cervello è alla ricerca di una mappa di dove ci si trova è talmente veloce che non si nota il cambiamento effettivo tra le diverse mappe. Quando invece ci si sente confusi è perché nel cervello sono in competizione due diverse memorie. O fose anche più di due”.

Lo studio quindi dimostra che la memoria spaziale è divisa in tanti singoli pacchetti. Ogni pacchetto di memoria viene mantenuto arrivo più o meno per  125 millisecondi, il che significa che il cervello può passare tra diversi pacchetti all’incirca otto volte in un secondo.

Per arrivare a queste conclusioni i ricercatori hanno sviluppato una procedura sperimentale, applicata sui topolini, che ha permesso di visualizzare il processo attraverso il quale si attiva l’ippocampo in seguito a cambiamenti repentini delle caratteristiche che contraddistinguono l’ambiente in cui ci troviamo.

Ebbene, dai risultati è emerso che, al variare di alcune caratteristiche dello spazio circostante, nell’ippocampo delle cavie si alternano le mappe spaziali, del vecchio e del nuovo ambiente, a intervalli temporali brevissimi, ogni 100 millisecondi, come se fossero dei lampi di memoria. Quando si muovono nell’ambiente, i topolini, così come altre specie, attivano nell’ippocampo le mappe spaziali, elaborate in precedenti fasi di esplorazione dello spazio.

L’esperimento, realizzato al Kavli Institute for Systems Neuroscience and Centre for the Biology of Memory in Norvegia, riesce a sondare, per la prima volta su scale temporali così brevi, il legame tra le funzioni dell’ippocampo relative alla memoria, abbondantemente studiate anche negli esseri umani, e quelle relative alla cognizione spaziale, più facilmente accessibili nei topolini. Nell’esperimento, la cavia ha familiarizzato con due ambienti apparentemente molto diversi tra loro, di cui nell’ippocampo si formano le rispettive rappresentazioni. Quando il topolino è nuovamente collocato all’interno di questi ambienti ricorda di averli già visitati perché ne possiede una mappa spaziale. In realtà, l’ambiente A e quello B differiscono solo per il sistema di illuminazione: in un caso la luce è bianca e proviene dal pavimento, nell’altro la luce è verde e proviene dalla parete. Spegnendo un set di luci e accendendo l’altro, i ricercatori hanno osservato cosa accade nell’ippocampo del topolino al brusco variare del contesto spaziale.

“ Grazie al cambio improvviso delle luci, il ratto – ha spiegato Treves - si trova istantaneamente dall’ambiente A nell’ambiente B, come se lo avessimo teletrasportato. Subito dopo questo switch, abbiamo registrato nel suo ippocampo un’alternanza, per alcuni secondi, delle rappresentazioni dei due contesti ambientali (A e B): a intervalli di tempo a volte brevissimi, anche di 100 millisecondi, ovvero un decimo di secondo, si verificano dei salti da una mappa spaziale all’altra, come se il ratto si chiedesse ripetutamente ‘dove sono? ’”.

I salti dalla rappresentazione corrispondente all’ambiente A a quella di B esprimono l’incertezza del ratto, che si risolve nell’arco di pochi secondi. “ Per la prima volta siamo riusciti a osservare un fenomeno determinato dalla memoria su scale temporali molto brevi: le due possibili rappresentazioni spaziali infatti - ha spiegato il neuroscienziato - si alternano in modo imprevedibile, in pochi secondi, fino a che il ratto si lascia guidare dai nuovi stimoli visivi, quelli dell’ambiente B. Abbiamo così messo nuovamente in evidenza come nei roditori la mappatura dello spazio non sia fine a se stessa, ma funzionale alla capacità di conservare informazioni in memoria e riutilizzarle in seguito per orientarsi”.

Lo studio con i ratti consente di registrare l’ attività dei neuroni dell’ippocampo e capirne il funzionamento.

Molti laboratori nel mondo utilizzano questo approccio, basato sulla codifica della posizione spaziale espressa dalle cellule di questa regione del cervello, ma finora era stato difficile utilizzare lo stesso approccio per indagare le funzioni relative alla memoria e rapportarsi, così, con i risultati della ricerca delle scienze cognitive sugli esseri umani. “ Stiamo cercando di dare un’occhiata ai meccanismi che compongono il mondo dei nostri pensieri”, hanno concluso gli scienziati.

Fonte: daily.wired.it

The success of the project to create a 're-programmable cell' could revolutionise synthetic biology and would pave the way for scientists to create completely new and useful forms of life using a relatively hassle-free approach.

Professor Natalio Krasnogor of the University's School of Computer Science, who leads the Interdisciplinary Computing and Complex Systems Research Group, said: "We are looking at creating a cell's equivalent to a computer operating system in such a way that a given group of cells could be seamlessly re-programmed to perform any function without needing to modifying its hardware."

"We are talking about a highly ambitious goal leading to a fundamental breakthrough that will, -- ultimately, allow us to rapidly prototype, implement and deploy living entities that are completely new and do not appear in nature, adapting them so they perform new useful functions."

The game-changing technology could substantially accelerate Synthetic Biology research and development, which has been linked to myriad applications -- from the creation of new sources of food and environmental solutions to a host of new medical breakthroughs such as drugs tailored to individual patients and the growth of new organs for transplant patients.

The multi-disciplinary project, funded with a leadership fellowship for Professor Krasnogor worth more than Ł1 million from the Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC), involves computer scientists, biologists and chemists from Nottingham as well as academic colleagues at other universities in Scotland, the US, Spain and Israel.

The project -- Towards a Biological Cell Operating System (AUdACiOuS) -- is attempting to go beyond systems biology -- the science behind understanding how living organisms work -- to give scientists the power to create biological systems. The scientists will start the work by attempting to make e.coli bacteria much more easy to program.

Professor Krasnogor added: "This EPSRC Leadership Fellowship will allow me to transfer my expertise in Computer Science and informatics into the wet lab.

"Currently, each time we need a cell that will perform a certain new function we have to recreate it from scratch which is a long and laborious process. Most people think all we have to do to modify behaviour is to modify a cell's DNA but it's not as simple as that -- we usually find we get the wrong behaviour and then we are back to square one. If we succeed with this AUdACiOuS project, in five years time, we will be programming bacterial cells in the computer and compiling and storing its program into these new cells so they can readily execute them.

"Like for a computer, we are trying to create a basic operating system for a biological cell."

Among the most fundamental challenges facing the scientists will be developing new computer models that more accurately predict the behaviour of cells in the laboratory.

Scientists can already programme individual cells to complete certain tasks but scaling up to create a larger organism is trickier.

The creation of more sophisticated computer modelling programmes and a cell that could be re-programmed to fulfil any function without having to go back to the drawing board each time could largely remove the trial and error approach currently taken and allow synthetic biology research to take a significant leap forward.

The technology could be used in a whole range of applications where being able to modify the behaviour of organisms could be advantageous. In the long run, this includes the creation of new microorganisms that could help to clean the environment for example by capturing carbon from the burning of fossil fuel or removing contaminants, e.g. arsenic from water sources. Alternatively, the efficacy of medicine could be improved by tailoring it to specific patients to maximise the effect of the drugs and to reduce any harmful side effects.

Source: University of Nottingham

Noi studii sugereaza ca meditatia poate aduce diverse beneficii pentru sanatate si performanta. Specialistii spun ca aceasta practica ajuta la ameliorarea functiei sistemului imunitar, reducerea tensiunii arteriale si consolidarea functiilor cognitive.

Cercetatorii de la Universitatea Harvard, SUA, si Universitatea Justus Liebig, Germania, au elaborat acest studiu pentru a demonstra ca practicile unor vechi traditii religioase pot fi utilizate ca tratamente clinice eficiente.

Autorii studiului au identificat patru elemente-cheie ale starii de meditatie care ajuta la combaterea stresului: constiinta de sine, constientizarea propriului corp, controlul emotiilor si coordonarea atentiei. Toate aceste elemente sunt interdependente. Prin urmare, daca, de exemplu, atentia ne este concentrata, vom constientiza mai bine si starile fiziologice. La rândul sau, a fi constient de propriul corp ajuta la recunoasterea emotiilor traite.

Tocmai din aceste motive, cercetatorii afirma ca întelegerea relatiilor dintre ceste componente si mecanismele creierului îi va ajuta pe medici sa ofere pacientilor lor tratamentele utile.

Totusi, meditatia trebuie învatata si exersata, pentru a fi eficienta; doar în acest caz are efecte semnficative si masurabile asupra comportamentului, functionarii creierului si experientelor subiective.

Sursa: The Telegraph & descopera.ro

La teoria della relatività generale funziona anche su scala cosmologica: la gravità modifica il cammino della luce anche oltre i confini del Sistema Solare. Le prove che la gravità dei corpi distorca lo spazio e il tempo non mancano, ma, finora, le misurazioni astronomiche erano state compiute solo nelle vicinanze. Ora, uno studio appena pubblicato su Nature da un gruppo di ricerca del Dark Cosmology Centre del Niels Bohr Institute, in Danimarca, sta facendo tirare un sospiro di sollievo a tutti gli astrofisici che hanno basato i loro modelli cosmologici sulla teoria di Einstein.

Non si tratta di quella della Relatività ristretta (o speciale) messa in discussione in questi giorni da quella che potrebbe essere la scoperta del secolo, ma di quella pubblicata circa 10 anni più tardi. Qui i neutrini non c’entrano. C’entra, piuttosto, un effetto su cui si basa quasi tutto ciò che sappiamo oggi sull’Universo: il cosiddetto spostamento verso il rosso ( redshift), cioè quel fenomeno per cui la lunghezza d’onda della radiazione luminosa emessa da stelle e galassie tende ad aumentare (spostandosi verso il colore rosso dello spettro elettromagnetico) man mano che si avvicina alla Terra. Una delle cause del redshift - che è tanto più marcato quanto più lontana è la sorgente luminosa - è l’espansione dell’Universo. Un’altra, secondo la teoria della relatività generale, è il campo gravitazionale generato dalle galassie attraverso il quale si muove la luce.

E qui arriviamo al nocciolo della questione. Sino ad oggi, il redshift gravitazionale era stato verificato con misurazioni condotte all’interno del Sistema Solare, ma mai nessuno lo aveva testato nello Spazio più profondo. Ora, grazie a una tecnologia sempre più raffinata, i ricercatori danesi sono riusciti a misurare lo spettro della radiazione luminosa emessa da galassie lontane mille volte i corpi celesti presenti nel nostro sistema. E le osservazioni hanno confermato la teoria. “ Č meraviglioso, viviamo in un’epoca in cui i progressi della tecnologia ci permettono di misurare fenomeni come il redshift gravitazionale cosmologico”, ha commentato Radek Wojtak, a capo dello studio.

Wojtak ha osservato lo spettro della radiazione luminosa emessa da circa 8mila ammassi di galassie, ovvero insiemi di centinaia di galassie tenute incollate dalla loro stessa gravità. Le loro misurazioni sono state effettuate sia su quelle posizionate al centro dei gruppi sia su quelle periferiche. Secondo la teoria della Relatività generale, infatti, la luce perde energia quando attraversa un campo gravitazionale: più forte è il campo, e più energia viene consumata. Di conseguenza, ci si aspetta che la luce proveniente dal centro degli ammassi (dove il campo gravitazione è molto intenso) perda più energia di quella emessa dai bordi.

Questo è esattamente ciò che Wojtak e colleghi hanno verificato, pesando la massa delle galassie e calcolando l’energia potenziale gravitazionale.

La scoperta è importante anche sotto un altro aspetto: è in perfetto accordo con i modelli cosmologici che prevedono l’esistenza della materia oscura, quella parte dell’Universo che i ricercatori non riescono a osservare perché non emette né riflette la luce. Non solo. Le nuove misurazioni segnano anche un punto a favore dell’ energia oscura, che le speculazioni teoriche indicano come la responsabile dell’accelerazione dell’espansione dell’Universo. Secondo i calcoli derivati dalla Relatività generale, questa costituirebbe circa il 72% di tutto ciò che si trova là fuori.

Fonte: daily.wired.it

This result enables a flexible form factor, not to mention a less costly, alternative to traditional OLED manufacturing, which currently relies on rigid glass.

The results are reported online in the latest issue of Nature Photonics.

OLEDs provide high-contrast and low-energy displays that are rapidly becoming the dominant technology for advanced electronic screens. They are already used in some cell phone and other smaller-scale applications.

Current state-of-the-art OLEDs are produced using heavy-metal doped glass in order to achieve high efficiency and brightness, which makes them expensive to manufacture, heavy, rigid and fragile.

"For years, the biggest excitement behind OLED technologies has been the potential to effectively produce them on flexible plastic," says Materials Science & Engineering Professor Zheng-Hong Lu, the Canada Research Chair (Tier I) in Organic Optoelectronics.

Using plastic can substantially reduce the cost of production, while providing designers with a more durable and flexible material to use in their products.

The research, which was supervised by Professor Lu and led by PhD Candidates Zhibin Wang and Michael G. Helander, demonstrated the first high-efficiency OLED on plastic. The performance of their device is comparable with the best glass-based OLEDs, while providing the benefits offered by using plastic.

"This discovery, unlocks the full potential of OLEDs, leading the way to energy-efficient, flexible and impact-resistant displays," says Professor Lu.

Wang and Helander were able to re-construct the high-refractive index property previously limited to heavy metal-doped glass by using a 50-100 nanometre thick layer of tantalum(V) oxide (Ta2O5), an advanced optical thin-film coating material. This advanced coating technique, when applied on flexible plastic, allowed the team to build the highest-efficiency OLED device ever reported with a glass-free design.

The results of Wang and Helander's work titled "Unlocking the Full Potential of Organic Light-Emitting Diodes on Flexible Plastic" are published online in the journal Nature Photonics.

Source: University of Toronto

Creating the Digital Displays of Tomorrow from U of T Engineering on Vimeo.

Motivele care au determinat extinctia multor specii de mamifere mari în cursul ultimei ere glaciare sunt un subiect de dezbateri intense în lumea stiintifica. Nu se stie daca disparitia a fost influentata de activitatea umana sau s-a datorat mai degraba schimbarilor climatice si modificarii habitatelor. În încercarea de a elucida misterul, oamenii de stiinta au recurs la studii de genetica, investigând ADN-ul prelevat din oase ale marilor mamifere care cândva dominau emisfera nordica a planetei.

Din cauza conditiilor climatice dificile din zonele în care au fost gasite oasele animalelor, cercetarea a durat mult mai mult decât s-ar fi asteptat cineva. Specialistii spun ca obtinerea informatiilor genetice a durat sapte ani.

Studiul, realizat la Universitatea din Copenhaga, Danemarca, a luat în considerare 6 specii ale megafaunei, unele disparute, altele supravietuitoare pâna azi: rinocerul lânos (Coelodonta antiquitatis) si mamutul lânos (Mammuthus primigenius), ambele extincte; calul salbatic si cel domestic (Equus ferus si Equus caballus), bizonul de stepa (Bison priscus - disparut) si actualul bizon american (Bison bison), renul (Rangifer tarandus) si boul moscat (Ovibos moschatus).

Cu ajutorul datelor oferite de ADN, cercetatorii ar putea reconstitui aspecte ale istoriei acestor populatii. De exemplu, cu cât o populatie este mai mica, cu atât este mai putin diversificata din punct de vedere genetic. Pe baza probelor prelevate, oamenii de stiinta pot estima modul în care populatia a evoluat si s-a dezvoltat de-a lungul timpului. Puse cap la cap, noile descoperiri pot estima raspândirea populatiilor megafaunei si modul în care aparitia oamenilor si schimbarile climatice au influentat-o.

Conform noilor date, scaderea populatiei de boi moscati si de rinoceri lânosi are o legatura directa cu modificarile climatice. În schimb, numarul cailor salbatici si al bizonilor de stepa a scazut, se pare, datorita cresterii populatiei umane din Europa si Asia.

În cazul mamutilor, unele dintre cele mai impresionante mamifere care au trait în acea vreme, oamenii de stiinta spun ca disparitia lor ramâne înca un mister. Numarul de mamuti din Eurasia a ramas la cote mari chiar si dupa 10.000 de ani de la primul contact cu specia umana, contrazicând astfel teoria conform careia vânatoarea si noile boli au dus la disparitia acestor mamifere. Nu exista suficiente fosile de mamuti care sa ofere date asupra ultimelor 6.000 din existenta speciei, astfel încât motivele extinctiei nu pot fi deocamdata cunoscute cu precizie.

Sursa: FOXNews & descopera.ro

Quand’è che la nostra specie ha messo piede per la prima volta in Europa? A rispondere a questa domanda ci stanno provando in molti, e da tanto tempo. Ornamenti e utensili - attribuiti a Homo sapiens piuttosto che ai Neanderthal - ci dicono che i nostri antenati dovevano trovarsi entro i confini europei già tra i 44 e i 42mila anni fa. I primi fossili di un essere umano moderno, però, non compaiono che tra 41 e 39 mila anni fa. Quindi?

Come in una trama poliziesca, a offrire una soluzione al rompicapo spuntano due piccoli denti da latte (inizialmente attribuiti a Neanderthal) ritrovati nel lontano 1964 in Puglia, nella Grotta del Cavallo, e ora riesaminati e ridatati. I nuovi risultati fanno felici parecchi paleontologi: i denti appartengono indiscutibilmente alla specie umana e hanno tra 43 e 45mila anni. Per adesso, quindi, sono italiani i fossili di Homo sapiens più antichi d’Europa. Il nuovo studio è stato condotto da un team internazionale guidato da Stefano Benazzi e Gerhard Weber del Virtual Antrophology lab dell’Università di Vienna, e il verdetto è apparso su Nature.

La stessa identica storia è accaduta a un altro gruppo di ricercatori dell’ università di Oxford e del Natural History Museum di Londra, che da dieci anni studiano un frammento di mascella superiore con tre denti, ritrovata nel 1927 nella Kent’s Cavern di Devon, in Gran Bretagna, anche questa inizialmente attribuita a Neanderthal. Ora l’etichetta sul fossile dovrà cambiare: appartiene all’essere umano anatomicamente moderno ed è datata tra 44mila e 41mila anni fa. Anche questo studio si è meritato le pagine di Nature.

Sembra quindi che H. sapiens fosse presente in Europa contemporaneamente sia a Nordovest sia a Sudest oltre 40mila anni fa. Le nuove ricerche suggeriscono una rapida dispersione dei primi esseri umani attraverso il continente e fanno scattare immediatamente una considerazione: la nostra specie ha convissuto in queste lande con i cugini Neanderthal per qualche migliaia di anni in più di quanto si pensasse.

Anche per le indagini i due gruppi hanno agito in maniera simile. In entrambi i casi sono state eseguite delle scansioni digitali dettagliate dei reperti, per comparare le caratteristiche dei denti con quelle di un ampio campione di altri fossili disponibili. Benazzi si dice più che certo che si tratti di molari da latte umani e lo stesso vale per la mascella.

Quanto alla datazione, non è stato possibile eseguirla direttamente sui campioni, perché troppo piccoli; gli studiosi sono quindi ricorsi a un sistema indiretto: nel caso italiano sono state datate le conchiglie rinvenute nello stesso strato archeologico; nel caso inglese (dove dei resti di colla avevano sollevato questioni circa la bontà della precedente datazione) ci si è serviti di ossa di lupi, cervi, orsi e rinoceronti trovati accanto alla mascella e datati tra 50mila e 26mila anni fa. L’analisi statistica ha poi indicato l’età più probabile per il reperto. Ora non resta che aspettare nuovi fossili o nuove analisi per capire da dove siano arrivati e come si siano diffusi nel Vecchio Continente.

Fonte: daily.wired.it

The World Diabetes Foundation estimated that some 285 million people, or around 6 percent of the world's adult population, were living with diabetes in 2010. For type 1 diabetics and up to 27 percent of type 2 diabetics, that means daily insulin injections, which can be uncomfortable and inconvenient. Since most people would rather pop a pill than get a shot, researchers have been trying to develop an oral form of insulin. However, this has proven difficult because insulin is a protein that is broken down in the stomach and gut. Now a team of researchers from Australia's Curtin University has found an insulin substitute to treat diabetes orally that they hope could help take the needle out of diabetes for many people.

In an effort to find a compound that emulates the molecular map of insulin, Professor Erik Helmerhorst and his colleagues at Curtin University in research undertaken with Australian pharmaceutical company Epichem searched the structures of three million compounds.

"We took a 3D molecular map of insulin and identified the key features within this map that are needed for insulin's activity," Prof. Helmerhorst told Gizmag. "We then searched over 3 million small molecules 3D structures for their ability to fit the key features within this insulin map. We found a lead drug molecule that fitted the map and mimicked insulin in specific biological assays and animal models. We have already spent nearly 10 years optimizing this lead molecule."

Unlike insulin, the small drug molecule isn't broken down in the stomach so can be taken orally as a tablet. As well as appealing to people who aren't fond of needles, Prof. Helmerhorst says a tablet would also be cheaper to produce and easier to store than insulin. This would make it easier to distribute in developing countries where the rates of diabetes are on the rise.

Although Prof. Helmerhorst says the insulin substitute could potentially replace the need for injections for sufferers of both type 1 and type 2 diabetes, because type 1 diabetics depend on insulin for their survival, the researchers plan to initially target type 2 diabetics prior to them developing full insulin dependency.

The research is still in the lead optimization stage with clinical trials not expected to begin for another five years or so. Looking for licensees to market the insulin substitute and investors to fund the next stage of development, the Curtin University team recently presented their research and generated a lot of interest at Univation 2011, which aims to showcase research being developed at West Australia's universities to potential investors.

Source: GIZMAG

Anonymous is NOT your personal army.

Anonymous has no face, no race, and no origin. Anonymous is a force and as such, simply is.

Anonymous is not I, you, or we. Anonymous is all without name, blame, and restraint.

Anonymous cannot be hurt, damaged, or stopped. Anonymous grows at a rate that only itself can comprehend.

Anonymous has no leader, no organization. Anonymous is a wandering mass of both order and chaos.

Anonymous is here, Anonymous is now, Anonymous will always be.

The Man Who Was Thursday: A Nightmare is a novel by G. K. Chesterton, first published in 1908. The book is sometimes referred to as a metaphysical thriller.

The computer controlled flashes of light to start and stop this gene expression, "learning" how to reach and maintain a set value.

The groundbreaking approach could find use in future efforts to control biological processes, such as the production of biofuel from microbes.

It appears in Nature Biotechnology.

The approach is a comparatively simple means to take control of fantastically complex biochemical processes to achieve a desired result.

"The neat thing about this is that there are many people who have tried to do things like this by, for example, coding in the cell itself a synthetic circuit, putting genes and mechanisms in the cell," said co-author John Lygeros, of the Automatic Control Laboratory at the Swiss Federal Institute of Technology (ETH) Zurich.

"That's had limited success up to now."

Prof Lygeros joined Prof Mustafa Khammash of the ETH's Biosystems Science and Engineering department and Prof Hana El-Samada's group at the University of California San Francisco to try to achieve better control.

The team started with the yeast Saccharomyces cerevisiae - a well-studied strain of yeast familiar since ancient times in brewing and baking.

A study in the same journal in 2002 found that when S. cerevisiae is exposed to light, a molecule called phytochrome within it can switch forms; red light converts it to an "active form" and a deeper red converts it back.

The activity of the phytochrome can start or stop the genetic machinery that results in the production of a given protein.

The team used this trick to ensure that when the yeast was producing that protein - corresponding to the gene being switched on - it could be tracked by using a "reporter" molecule that itself gives off light in a process called fluorescence.

In that way, the team had a full loop of control: upon shining red light in, they could track how much a population of yeast cells was expressing the gene, and apply the deeper red to curb that gene expression.

Better behaviour

The process is not simply an on-off switch, Prof Lygeros explained.

"Experimentally, it s a fairly challenging thing to do," he told BBC News.

"The fluorescence is not the only thing - there are half a dozen chemical reactions involved in this process."

The team developed a computer model to track how long each burst of light should take to precisely maintain a given amount of gene expression, allowing it to control the light tightly in a feedback loop.

The work adds to a growing amount of scientific literature in which the delicate machinery within life can be bent to the will of experimenters.

Most recently, researchers at the University of California San Francisco showed that a substantially similar approach could direct a prescribed amount of a protein to the cell wall.

Their findings should help us better understand cell signalling - the chemical messages that cells share as they co-operate within an organism.

Such methods are helping to complement time-honoured but labour-intensive genetic trickery to accomplish similar goals, Prof Lygeros explained.

"It's quite difficult to engineer synthetic circuits that do something robustly in the cell, and the hope is that by augmenting this with external signals, you can get them to behave better," he said.

"That for example may have applications in biofuel production, or antibiotic production, where they use genetically engineered organisms to increase the yields of reactions."

Source: BBC News