Loading

Цифровая эволюция: ДНК «оживит» компьютеры

Создано 04.04.2013 10:11
Автор: Евгений

Цифровая эволюция: ДНК «оживит» компьютеры

Транзисторы в корне изменили мир и дали нам электронику и компьютеры. Теперь же исследователи изготовили биологический транзистор из ДНК, который можно использовать для создания «живых» компьютеров.

Транзистор – это устройство, которое контролирует поток электронов в электрической схеме и выполняет функции двухпозиционного выключателя. По такому же принципу работает и биологический транзистор, которому дали название транскриптор. Он контролирует поток фермента во время его движения вдоль нити ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты). Эти клеточные строительные блоки можно использовать для выполнения каких-либо действий, таких как отслеживание состояния своей среды и включение или отключение процессов в клетках.

«Транскрипторы – это основные компоненты для развития генетических логических схем», - рассказывает автор исследования Джером Боннет, биоинженер из Стэнфордского университета. Сами по себе эти устройства не являются компьютерами, но они дают возможность выполнять логические операции, такие как команды «если – то», являющиеся основными функциями компьютеров (еще две из них включают хранение и передачу информации).
Для изготовления транскрипторов исследователи взяли группу природных белков – клеточных «рабочих лошадок» - и использовали их для контроля движения фермента под названием РНК-полимераза вдоль молекулы ДНК. Ученые применили эти транскрипторы, чтобы создать математические операторы, выполняющие вычисления при помощи булевой логики.

Единицы и нули
Булева логика, названная в честь математика Джорджа Буля, жившего и работавшего в 19 столетии, охватывает отрасль математики, в которой переменные могут иметь значения «ИСТИНА» или «ЛОЖЬ» (1 или 0). В булевых схемах логические элементы похожи на регулировщиков движения, решающих, какие значения будут передаваться.
Например, элемент «И» принимает две входящих величины и выводит 1 («ИСТИНА»), если они обе имеют значение 1. Напротив, элемент «ИЛИ» выводит 1, если какая-либо из входящих величин имеет значение 1. Сочетая различными способами эти простые элементы, можно получить самые сложные формы вычислений.Цифровая эволюция: ДНК «оживит» компьютеры
Ученые создали биологические версии этих логических элементов при помощи точной настройки потока фермента вдоль нити ДНК (аналогично электронам в электропроводе). Они выбрали фермент, который сможет действовать в бактериях, грибах, растениях и животных, а потому биологические компьютеры можно будет изготавливать из целого ряда различных организмов.
Живые компьютеры
Аналогично транзисторам, одной из основных функций транскриптора является усиление сигналов. Подобно устройствам в радиоприемнике, которые усиливают слабые радиоволны до слышимых звуков, транскрипторы могут внести небольшое изменение в производство фермента, что станет причиной значительных изменений в производстве других белков. Такая амплификация позволит переносить сигналы на значительные расстояния, например, между группами клеток.
Новая технология предлагает ряд поразительных возможностей, например, распознать, когда клетка подверглась воздействию сахара или кофеина, и сохранить эту информацию в памяти компьютера аналогично цифровым данным. Или же дать команду клеткам начать или прекратить деление в зависимости от внешних раздражителей.
Исследователи открыли свободный доступ к биологическим логическим схемам, чтобы дать обществу возможность использовать и улучшать их.

Источник: Livescience

Комментарии: