Prototyp biologického počítače

Skupině vědců z Davidson College a z univerzity v Missouri (Missouri Western State University) pod vedením Karmelly Haynesové (Karmella Haynes) se poprvé podařilo ne teoreticky, ale v praxi demonstrovat počítačové možnosti DNA na příkladu bakterií E.Coli.

Vědci využili schopnost řetězce nukleotidů zpracovávat velké množství údajů. V jednom řetězci molekuly může být uloženo tolik informací, jako v 1000 knihách o 500 stránkách každá. Pro větší názornost se uchýlili k, v matematice a výpočetní technice dobře známé, hádance o připálených lívancích, jejíž optimální řešení publikoval už v roce 1979 - ano, ano - sám Bill Gates.

Takže, smysl úkolu s připálenými lívanci spočívá v hledání minimálního počtu překládání. Ve skutečnosti tento "nekomplikovaný" hlavolam z kombinatoriky demonstruje jednu ze základnách funkcí, kterou plní počítače, - zpracování velkých objemů informací s pomocí přestavování (transportu) porcí údajů (chunks of data).

Podobného efektu se podařilo dosáhnout Dr. Haynesové a jejím kolegům díky kombinování různých genů a jejich přemísťování. V průběhu experimentu jednotlivé úseky DNA zastávali úlohu lívanců. S pomocí speciálně přidaného fermentu badatelé získali možnost ovlivňovat přemísťování těchto úseků v závislosti na reakci tetracyklinových antibiotik.

Bakterie E.coli nemají vlastní systém rekombinace genů, ale jsou objekty detailně prozkoumanými a velmi přehlednými pro účely pozorování. V této souvislosti jim vědci provedli upgrade a dodali buněčným mechanismům řízení DNA ferment Hin rekombinátu. Při určitém rozmístění a orientaci se "zapojovala" odolnost vůči impulsům.

Ale co je nejdůležitější: vědcům se podařilo rozložit "vložky" tak, aby se aktivita genu, který odpovídá za odolnost vůči antibiotikům, projevovala pouze tehdy, kdy se všechny bloky DNA složily v zadané posloupnosti.

Při tom množství rekombinací, které jsou potřebné pro vytvoření stability, je stejné jako minimální počet přetočení připálených lívanců, které je nutné udělat v souladu s podmínkami výše zmíněnou hádankou.

Podle autorů výzkumu, podobné výpočty v Petriho miskách, obsahující miliardy mikroorganismů, teoreticky umožňují vytvořit opravdovou počítačovou symbiózu: vždyť každá bakterie je v daném případě prototyp biologického počítače.

Když vezmeme v úvahu množství genů libovolného živého organismu, hypotetická produktivita takového "počítačového systému" se může blížit k současným nejsilnějším strojům, anebo je dokonce překonat.

Mimochodem, zatím se o tom nemluví: podle Američanů se zatím provádějí pouze teoretické výpočty k experimentu s velkým množstvím "stimulací", které mají vliv na rekombinaci DNA.

Je možné, že vás budou zajímat také schopnosti bakterií učit se, nebo jak mohou být sestaveny mikroprocesory z bílkovin.

Předběžné výsledky experimentu na vytvoření prototypu biologického počítačového zařízení na základě DNA živých mikroorganismů byly publikovány (PDF-verze) v časopise Journal of Biological Engineering.

Zdroj: www.gizmag.com