O krok od biokomputera?

Zespołowi japońskich naukowców, jako pierwszemu na świecie, udało się stworzyć sztuczne DNA. Osiągnięcie to może stanowić przełom w dziedzinie stworzenia komputera biologicznego i przyspieszyć rozwój takich maszyn o całe dekady.

Kwas deoksyrybonukleinowy to związek występujący w chromosomach, gdzie pełni rolę przekaźnika informacji genetycznych. Cząsteczka DNA zbudowana jest najczęściej z dwóch łańcuchów tworzących podwójną helisę. Każdy łańcuch zbudowany jest zaś z czterech podstawowych cegiełek - adeniny, tyminy, cytozyny oraz guaniny (tzw. nukleotydy). W świecie nauki już kilkanaście lat temu wysunięto teorię, że DNA może być także nośnikiem danych nieorganicznych. Co więcej, może te informacje zapisywać na mniejszej przestrzeni, niż stosowane dziś szeroko w informatyce nośniki, takie jak napędy SSD czy HDD.

Badacze z Uniwersytetu w Tojamie w artykule opublikowanym na łamach specjalistycznego pisma "Journal of the American Chemical Society" opisują, jak udało im się zbudować helisę DNA ze składników pochodzenia niebiologicznego, a mimo to tworzących prawoskrętne cząsteczki.

Sztuczne DNA mogłoby znaleźć szerokie zastosowania m.in. w medycynie, ale także w informatyce. Kwas deoksyrybonukleinowy cechuje się "zdumiewającymi właściwościami przechowywania informacji" - przekonują członkowie projektu. "Unikalny skład chemiczny tych struktur i ich wysoka stabilność oferują bezprecedensowe możliwości w zakresie stworzenia nowych materiałów biotechnologicznych i zastosowań dla nich" - piszą o swoim odkryciu Japończycy.

Możliwości DNA jako nośnika danych są ogromne i dalece przewyższają komputery oparte na układach krzemowych - szacuje się bowiem, że 0,5 kg kwasu deoksyrybonukleinowego może przechować więcej danych, niż wszystkie dyski twarde będące współcześnie w użyciu (w przeciwieństwie do dzisiejszych komputerów, w których stosowany jest binarny system liczbowy, biokomputery mogą wykorzystywać system oparty na czterech stanach informacji).

W biokomputerze DNA pełni funkcję oprogramowania, a enzymy to hardware. Łącząc te typy związków i obserwując reakcje można przeprowadzać proste obliczenia komputerowe.

Cztery lata temu izraelscy naukowcy z Instytutu Weizmanna ogłosili w artykule opublikowanym w Nature, że udało im się zbudować prototyp komputera DNA z możliwością wprowadzania danych wejściowych i otrzymywania wyjściowych. Ich dzieło znalazło się nawet w Księdze Rekordów Guinnessa, jako "najmniejsze urządzenie biokomputerowe". Od 2003 r. naukowcy z Uniwersytetu Columbia i Uniwersytetu Nowego Meksyku pracowali nad komputerem DNA o nazwie MAYA (jego druga wersja, MAYA-II, powstała w 2006 r., wykorzystywała 128 organicznych bramek logicznych i 32 wejściowych molekuł DNA).

Więcej informacji:

Journal of the American Chemical Society

ScienceDaily

ArsTechnica


Zobacz również