Âûáèðàé : Ïîêóïàé : Èñïîëüçóé
â ôîêóñå
0

ÄÍÊ-òåõíîëîãèè: òðèëëèîí êîìïüþòåðîâ â ïðîáèðêå

Ñëåäóÿ ïðèìåðó ìàòåðè-ïðèðîäû, èçðàèëüñêèå ó÷åíûå ñîçäàëè êîìïüþòåð íà îñíîâå ìîëåêóëû ÄÍÊ.  îáû÷íóþ ëàáîðàòîðíóþ ïðîáèðêó âìåùàåòñÿ òðèëëèîí (1012) òàêèõ ÄÍÊ-êîìïüþòåðîâ, ñïîñîáíûõ îáðàáàòûâàòü 1 ìëðä. îïåðàöèé â ñåêóíäó ñ òî÷íîñòüþ 99,8%. Ñï
Íà ýòîé íåäåëå â æóðíàëå Science ãðóïïà èçðàèëüñêèõ èññëåäîâàòåëåé âî ãëàâå ñ ïðîôåññîðîì Ýõóäîì Øàïèðî (Ehud Shapiro) èç Âåéñìàííñêîãî èíñòèòóòà îïóáëèêîâàëè ñòàòüþ, â êîòîðîé îïèñàí ÄÍÊ-êîìïüþòåð. Ïî ñëîâàì ðóêîâîäèòåëÿ ïðîåêòà, ó÷åíûå ïîñòðîèëè íàíîêîìïüþòåð, ñîñòîÿùèé èç áèîìîëåêóë. Çàïóñòèòü îäèí ìèêðîñêîïè÷åñêèé âû÷èñëèòåëüíûé ìîäóëü íåâîçìîæíî, à êîãäà âìåñòå ðàáîòàþò òðèëëèîí òàêèõ ìîëåêóë, òî èõ ïðîèçâîäèòåëüíîñòü ñîñòàâëÿåò 1 ìëðä. îïåðàöèé â ñåêóíäó. Âìåñòî öèôð è ôîðìóë, êîòîðûìè îïåðèðóþò ñîâðåìåííûå ÏÊ, ìåõàíèçìû ââîäà/âûâîäà è ÏÎ ìèêðîñêîïè÷åñêîãî íàíîêîìïüþòåðà ïðåäñòàâëåíû ìîëåêóëàìè ÄÍÊ, êîòîðûå õðàíÿò è ïåðåðàáàòûâàþò çàêîäèðîâàííóþ ãåíåòè÷åñêóþ èíôîðìàöèþ â êëåòêàõ æèâûõ îðãàíèçìîâ.

Ó÷åíûå ñ÷èòàþò, ÷òî ÄÍÊ-êîìïüþòåðû ñìîãóò â áóäóùåì ñîñòàâèòü êîíêóðåíöèþ ñâîèì áîëåå òðàäèöèîííûì ñîáðàòüÿì, ïîñêîëüêó ñîâðåìåííûå òåõíîëîãèè ïðîèçâîäñòâà ÷èïîâ ïîñòåïåííî äîñòèãàþò ïðåäåëîâ ìèíèàòþðèçàöèè, à ïîòåíöèàëüíî ÄÍÊ-êîìïüþòåðû îáëàäàþò áîëüøèì áûñòðîäåéñòâèåì. ÄÍÊ-êîìïüþòåðû, êî âñåìó ïðî÷åìó, ïîòðåáëÿþò î÷åíü ìàëî ýíåðãèè.

Õîòÿ èçðàèëüñêèå ó÷åíûå íå åäèíñòâåííûå, çàíèìàþùèåñÿ ýêñïåðèìåíòàìè ñ ÄÍÊ-òåõíîëîãèÿìè, îíè óòâåðæäàþò, ÷òî ðàçðàáîòàííàÿ ñèñòåìà ÿâëÿåòñÿ ïåðâîé ïðîãðàììèðóåìîé àâòîíîìíîé âû÷èñëèòåëüíîé ìàøèíîé, â êîòîðîé âåñü ââîä/âûâîä äàííûõ è ïðîãðàììíî-àïïàðàòíàÿ ÷àñòü îñíîâàíà íà áèîìîëåêóëàõ.

Ñîçäàííàÿ ñåé÷àñ ñèñòåìà ñëèøêîì ïðîñòà, ÷òîáû âûïîëíÿòü êàêèå-ëèáî îïðåäåëåííûå ïðèëîæåíèÿ, îäíàêî îíà ìîæåò ñòàòü îñíîâîé äëÿ ÄÍÊ-êîìïüþòåðîâ áóäóùåãî, êîòîðûå, âîçìîæíî, áóäóò âæèâëÿòüñÿ â ÷åëîâå÷åñêèå êëåòêè â êà÷åñòâå äàò÷èêîâ ñîñòîÿíèÿ, ñïîñîáíûõ âûÿâëÿòü â îðãàíèçìå áîëåçíåòâîðíûå ïðîöåññû è ñèíòåçèðîâàòü ëåêàðñòâà äëÿ èõ íåéòðàëèçàöèè. Êðîìå òîãî, ïîëó÷åííàÿ ìîäåëü ìîæåò ëå÷ü â îñíîâó êîìïüþòåðîâ äëÿ ñîçäàíèÿ áèáëèîòåê, ñèñòåìàòèçèðóþùèõ èíôîðìàöèþ î ÄÍÊ.

 êóáè÷åñêîì ñàíòèìåòðå ÄÍÊ ìîæåò õðàíèòüñÿ áîëüøå èíôîðìàöèè, ÷åì íà òðèëëèîíå ÑD-äèñêîâ. Ñîñòîÿùàÿ èç äâóõ öåïî÷åê ìîëåêóëà ÄÍÊ èìååò íèòåâèäíóþ ñòðóêòóðó èç îñòàòêîâ äåçîêñèðèáîçû è ôîñôîðíîé êèñëîòû, êîòîðûå êîâàëåíòíî ñîåäèíåíû ñ 4 àçîòèñòûìè îñíîâàíèÿìè (àäåíèíîì, ãóàíèíîì, òèìèíîì è öèòîçèíîì), ðàñïîëîæåííûìè â âàðüèðóþùåì ïîðÿäêå. Ýòî åäèíñòâåííûé òèï ìîëåêóë, ñïîñîáíûõ íåñòè îãðîìíîå êîëè÷åñòâî èíôîðìàöèè, ÷üè âîçìîæíîñòè ó÷åíûå òîëüêî ëèøü íà÷èíàþò óçíàâàòü.

«Æèâàÿ êëåòêà ñîäåðæèò óäèâèòåëüíûå ìîëåêóëÿðíûå ìàøèíû, îáðàáàòûâàþùèå íåñóùèå çàêîäèðîâàííóþ èíôîðìàöèþ ìîëåêóëû ÄÍÊ è ÐÍÊ (ðîäñòâåííîå åé õèìè÷åñêîå ñîåäèíåíèå) ñïîñîáàìè, êîòîðûå â îñíîâå ñâîåé î÷åíü ñõîäíû ñ âû÷èñëèòåëüíûìè îïåðàöèÿìè, - îòìåòèë ã-í Øàïèðî. – Ïîñêîëüêó ïîêà ìû íå çíàåì, êàêèì îáðàçîì ìîæíî ýôôåêòèâíî ïðåîáðàçîâàòü ýòè ìàøèíû èëè ñîçäàòü íîâûå, òî âåñü ôîêóñ ñîñòîèò â òîì, ÷òîáû íàéòè óæå ñóùåñòâóþùèå â ïðèðîäå ìàøèíû, îáúåäèíèòü èõ è íàïðàâèòü íà ïðîöåññ âû÷èñëåíèÿ».

Îïèñàííûé èçðàèëüñêèìè ó÷åíûìè êîìïüþòåð ÿâëÿåòñÿ ìîëåêóëÿðíîé ìîäåëüþ îäíîé èç ïðîñòåéøèõ âû÷èñëèòåëüíûõ ìàøèí – àâòîìàòà, êîòîðûé ìîæåò äàâàòü äâà îòâåòà - "äà" è "íåò" (Yes/No). Äàííûå ïðåäñòàâëåíû ïàðîé ìîëåêóë íà öåïî÷êå ÄÍÊ, à äâà ïðèðîäíûõ ôåðìåíòà èñïîëíÿþò ðîëü «æåëåçà», ïðîèçâîäÿ çàïèñü, êîïèðîâàíèå è îáðàáîòêó êîäà. Êîãäà âñå ýòî ñìåøèâàåòñÿ â ïðîáèðêå, ÏÎ è àïïàðàòíàÿ ÷àñòü îáðàáàòûâàþò ìîëåêóëû íà âõîäå, à íà âûõîä âûäàþò ãîòîâîå ðåøåíèå.

ÄÍÊ-êîìïüþòåðû – åùå î÷åíü íîâîå íàïðàâëåíèå â íàóêå, êîòîðîå çàðîäèëîñü âñåãî äåñÿòèëåòèå íàçàä, êîãäà Ëåîíàðä Àäëåìàí (Leonard Adleman) èç Óíèâåðñèòåòà Þæíîé Êàëèôîðíèè âïåðâûå èñïîëüçîâàë ÄÍÊ â ïðîáèðêå äëÿ ðåøåíèÿ ìàòåìàòè÷åñêîé çàäà÷è. Òåïåðü ó÷åíûå âñåãî çåìíîãî øàðà ïûòàþòñÿ ñîåäèíèòü êîìïüþòåðíûå òåõíîëîãèè è áèîëîãèþ, ÷òîáû èñïîëüçîâàòü ðåøåíèÿ ñàìîé ïðèðîäû â îáðàáîòêå èíôîðìàöèè.

Êîììåíòàðèè