Komputer z DNA oblicza pierwiastki

Komputery zbudowane z DNA zamiast sygnałów elektrycznych wykorzystują reakcje chemiczne. Poszczególne nici DNA odpowiadają bitom.

Aby uzyskać kaskadę zaprogramowanych reakcji chemicznych, naukowcy potrzebowali 13. nici DNA. Tego rodzaju komputer nie ma jednak zastąpić tradycyjnej elektroniki - chodzi raczej o wykorzystywanie technologii komputerowej w kontekście biologicznym, być może nawet w leczeniu ludzi.

Komputery oparte na DNA po raz pierwszy zaproponował Leonard Adelman w roku 1994. by ułatwić rozwiązywanie zadań takich jak "problem komiwojażera" - czyli znajdowanie najkrótszej drogi łączącej wiele odległych geograficznie miejsc. DNA to atrakcyjny materiał na maszyny liczące, ponieważ można je wytwarzać w sposób dokładnie kontrolowany, a interakcje pomiędzy fragmentami DNA zostały dość dobrze zbadane.

W roku 200. zespół Erika Winfree Z California Institute of Technology (Caltech) opublikował na łamach Science wyniki bada nad komputerem, wykorzystującym ruchy pojedynczych włókien DNA. Udało się skonstruować bramki logiczne, wzmacniacze i elementy zapewniające sprzężenie zwrotne.

Obecnie prof. Winfree i jego współpracownik, Lulu Qiuan wykorzystali jako elementy komputera "bramki-huśtawki", upraszczające działania z użyciem DNA. Z tych elementów powstały bramki logiczne. Udało się pięciokrotnie zwiększyć ilość fragmentów DNA zastosowanych w komputerze.

System potrafi przeprowadzać działania matematyczne, choć jest to proces raczej powolny - obliczanie pierwiastka kwadratowego z czterobitowej liczby trwa od 6 do 1. godzin. Jak jednak wyjaśnia prof. Winfree, nie chodzi już o podejmowanie zadań, z którymi nie radzi sobie elektronika - ale raczej o możliwość programowania zachowań cząsteczek biologicznych.

Mogłyby powstawać chemiczne systemy, badające swoje molekularne środowisko, przetwarzające sygnały chemiczne, podejmujące decyzje i działania na poziomie chemicznym. Na podstawie obecnego modelu można budować maszyny o większych możliwościach.