Сегодня использование ДНК для вычислений похоже на «необходимость строить новый компьютер из нового оборудования только для запуска нового программного обеспечения», — говорит ученый Дэвид Доти. Он и его коллеги решили создать ДНК-компьютер, который можно перепрограммировать.
Как описано в статье, опубликованной на этой неделе в Nature, они показали как можно использовать простой триггер для того, чтобы базовый набор молекул ДНК выполнял множество различных алгоритмов.
Комбинируя эти простые строительные блоки снова и снова, компьютеры могут запускать сложные программы. Идея, лежащая в основе ДНК-вычислений, состоит в том, чтобы заменить химическими связями электрические сигналы и нуклеиновыми кислотами — кремний, и создать биомолекулярное программное обеспечение. По мнению Эрика Винфри, соавтора работы, молекулярные алгоритмы используют естественную способность обработки информации, вшитую в ДНК, но вместо того, чтобы отдавать управление природе, «процессом роста управляют компьютеры».
Этот процесс начинается с «ДНК-оригами» — метода складывания длинного участка ДНК в нужную форму. Этот свернутый кусок ДНК служит «сидом», которое запускает алгоритм. «Сид» остается тем же, независимо от алгоритма, и изменения вносятся только в несколько небольших последовательностей для каждого нового эксперимента.
После того, как ученые создали «сид», они добавили его в раствор из 100 других цепочек ДНК. Фрагменты, каждая из которых состоит из уникального расположения 42 нуклеиновых оснований, взяты из большой коллекции из 355 фрагментов ДНК, созданных учеными. Чтобы создать другой алгоритм, ученые должны выбрать другой набор стартовых фрагментов. Молекулярный алгоритм, включающий случайное блуждание, требует различных наборов фрагментов ДНК, которые алгоритм использует для подсчета.
Подпишись: