Ko var darīt uz DNS balstīti datori?

Vairāk nekā 20 gadus , pētnieki ir izpētījuši, kā DNS varētu izmantot kā materiālu skaitļošanai. Tas izklausās daudzsološi, jo DNS ir neticami liels datu blīvums: tajā tiek glabāta visa informācija un norādījumi, kas nepieciešami cilvēka ķermeņa uzbūvei un vadīšanai. Dažiem pētniekiem ir izdevies iekodēt gari teksti DNS; citi ir izmantojuši molekulu, lai izveidotu vienkāršus loģiskos vārtus un shēmas, kas ir skaitļošanas pamatelementi. Bet DNS izmantošana šādā veidā ir neapšaubāmi lēna tiem darbiem, kurus mēs sagaidām no datoriem. Visticamāk, DNS skaitļošana tiks izmantota darbam dzīvās šūnās un apvienota ar esošajām iekārtām, padarot iespējamas jaunas slimību noteikšanas un ārstēšanas metodes.

Pētnieki Izraēlā un Hārvardas Wyss institūtā izmantoja šeit pārstāvēto origami metodi, kas no salocītām DNS daļām veido sīkus objektus, lai izveidotu nanomēroga robotu, kuram bija divas puses savienotas ar eņģēm.

Kā tas darbojas?

Tradicionālie datori izmanto virkni loģisko vārtu, kas pārveido dažādas ievades paredzamā izvadē. Piemēram, tranzistoru ieslēdz vai izslēdz ar augsta vai zema sprieguma ieeju. Izmantojot DNS, veidu, kā molekulas var aktivizēt, lai tās savstarpēji saistās, var izmantot, lai mēģenēs izveidotu loģisko vārtu ķēdi. Vienā metodē, ko sauc DNS virknes pārvietošana , DNS ievade, kas saistās ar DNS loģikas vārtiem, izspiež DNS virkni, kas kalpo kā izvads. Daudzus vārtus var apvienot ķēdē: katrs izejas DNS saistās ar nākamajiem loģiskajiem vārtiem, līdz tiks atbrīvota kāda paredzama termināla izvades ķēde. (Zinātnieki var likt terminālajai daļai fluorescēt, lai to varētu viegli nolasīt.)

Citā metodē ievades DNS var saistīties ar DNS loģikas vārtiem un aktivizē dabā sastopamos enzīmus piemēram, polimerāzes un nukleāzes, lai sagrieztu DNS virknes. Pēc tam tie var saistīties ar citiem pavedieniem nepārtrauktā reakciju sērijā vai parādīt fluorescējošu izejas signālu.

Dzīvās šūnas

Pētnieki Izraēlā rādīja pagājušajā gadā ka DNS loģikas vārti var darboties arī dzīvos dzīvniekos — it īpaši tarakānos. Pētnieki izveidoja DNS, kas bija salocīta kā origami, lai izveidotu to, ko viņi sauca par nanomēroga robotiem. Nanoroboti darbojas kā ievades virkne skaitļošanas secībā: tie saistās ar DNS loģiskajiem vārtiem, kas maina robotu formu, lai tie atklātu savu lietderīgo slodzi. Lietderīgā krava var būt molekula, piemēram, īsa DNS sekvence, antiviela vai ferments. Ja krava var aktivizēt vai deaktivizēt otru robotu, dzīvā šūnā tiks izveidota ķēde.

Arī citi pētnieki ir parādījuši, agrīnā stadijā , kā DNS datorus var izmantot ārkārtīgi precīzai vēža noteikšanai. Viņi to darītu, ģenerējot noteiktu izvadi, ja šūna ekspresē pārāk daudz noteikta gēna vai tai ir noteiktas sekvences. mikroRNS .

Jauna valoda

Uz DNS balstīta skaitļošana prasa kaut ko līdzīgu jaunai programmēšanas valodai. Sākotnējie eksperimenti izmantoja to reakciju modeļus, kas notiek ar noteiktu sastāvdaļu komplektu. Microsoft kopš tā laika ir izstrādājis valodu, ko tā sauc par DNS šķipsnas pārvietošanas rīks , ko var izmantot, lai izstrādātu DNS sekvences, kas nepieciešamas, lai palaistu ķēdes, un var modelēt, kā reakcijas notiks katrā ķēdē.

Līdzņemamā

DNS skaitļošanas tehnoloģija, visticamāk, neaizstās parastos silīcija datorus. Taču piecu līdz desmit gadu laikā uz DNS balstītus datorus varētu pārbaudīt medicīniskiem nolūkiem.

Vai jums ir liels jautājums? Sūtiet ieteikumus uz [email protected].

paslēpties