Računalo od DNK i enzima


DNK je materija specifična za svaki živi organizam. Ona je osnovna materija naslijeđa - prenošenja osobina s roditelja na potomke

Izraelski znanstvenici napravili su računalo koje može izvršiti 330 trilijuna operacija u sekundi, 100.000 puta brže od najbržeg PC-a. Tajna: pokreću ga enzimi i DNK molekule.   

Prije godinu dana znanstvenici na institutu za znanost Weizmann u Rehovotu, Izrael, otkrili su programibilni molekularni računalni stroj koji je umjesto silikonskih mikročipova sastavljen od enzima i DNK molekula.

Sada je tim znanstvenika otišao korak dalje. U novom uređaju jednostavna DNK molekula koja opskrbljuje računalo ulaznim podacima također osigurava i svu energiju koja je računalu potrebna.

Ovaj izum smatra se velikim korakom prema DNK računarstvu. Prošli tjedan Gunnessova knjiga rekorda prepoznala je računalo kao "najmanji biološki računalni uređaj" koji je ikada napravljen. DNK računarstvo je tek u povojima, a njegove implikacije se tek počinju istraživati. Međutim, ono bi moglo revolucionalizirati budućnost računala, posebno kad je riječ o primjenama na području farmaceutike i biomedicine.

Biokemijski "nanokompjutori" već postoje u prirodi; oni se manifestiraju u svim živućim organizmima. Međutim, ljudi ih nisu u stanju kontrolirati. Mi ne možemo, naprimjer, programirati stablo kako bismo izračunali koliko znamenki ima broj Pi.

Ideja o korištenju DNK za pohranu i procesiranje informacija rodila se 1994. godine kada je kalifornijski znanstvenik prvi iskoristio DNK u testnoj cijevi kako bi riješio jedan jednostavni matematički problem.

Od tada je nekoliko istraživačkih skupina znanstvenika predlagalo različite vrste dizajniranja DNK računala, no njihovi pokušaji bazirali su se na energetskoj molekuli nazvanoj ATP za potrebe napajanja.

"Ovaj redizajnirani uređaj koristi svoje DNK ulazne podatke (input) kao izvor napajanja", rekao je Ehud Shapiro, voditelj izraelskog istraživačkog tima.

Kako biste ovo lakše shvatili, razmišljajte o DNK kao o softveru, a o enzimima kao o hardveru. Stavite ih zajedno u testnu cijev. Način na koji ove molekule jedne s drugima prolaze kroz kemijske reakcije omogućuje da, kao bioprodukt ovih reakcija, budu izvršene neke jednostavne operacije. Znanstvenici govore uređaju što da radi kontrolirajući kompoziciju DNK softverskih molekula. To je sasvim drugačiji pristup od onog kako funkcionira elektron u suhom integralnom krugu klasičnog računala.


Trilijun biomoloekularnih uređaja u kapljici vode?   

Naime, za golo oko, DNK računalo izgleda kao otopina čiste vode u testnoj cijevi. U njoj nema mehaničkih dijelova. Čak trilijun biomolekularnih uređaja može tako stati u jednu malu kapljicu vode. Umjesto prikazivanja na zaslonu računalnog monitora, rezultati se analiziraju uz pomoć tehnike koja znanstvenicima omogućava da vide dužinu izlazne (output) DNK molekule.




"Jednom kada su ulazni podaci, softver i hardverske molekule smiješani zajedno u otopini, oni operiraju do završetka bez ikakve intervencije. Ako želite prezentirati izlazne podatke golom oku, za to je potrebna ljudska manipulacija", objasnio je David Hawksett, znanstveni sudac za Guinnessovu knjigu rekorda.

U ovom trenutku DNK računalo može izvršavati samo osnovne funkcije, i zasad nema nikakve praktične primjene.

"Naše računalo je programibilno, ali ono nije univerzalno. Postoje računalni zadaci koje same po sebi ne može obaviti", rekao je Ehud Shapiro.

U terminima brzine i veličine, DNK računala ipak daleko nadmašuju današnja klasična računala. Naime, za usporedbu, recimo samo da DNK molekula koja se nalazi u jezgri (nukleus) svih stanica može sadržavati više informacija u jednom kubičnom centimetru nego na jednom trilijunu glazbenih CD-ova. Jedna jušna žlica Shapiroove "računalne juhe" sadrži oko 15.000 trilijuna računala, a njezina energetska efikasnost je milijun puta veća od PC-a.

Kako se danas pretpostavlja, DNK računalni uređaji najviše će revolucionalizirati farmaceutiku i biokemiju. Neki znanstvenici tako predviđaju budućnost u kojoj će našim tijelima patrolirati sićušna DNK računala koja će motriti na naše zdravstveno stanje i u slučaju bolesti otpuštati točno odmjerenu količinu lijekova kako bi popravili oštećeno ili oboljelo tkivo.

"Autonomna biomolekularna računala bit će u stanju raditi kao 'doktori u stanici' operirajući tako unutar živuće stanice", rekao je Shapiro.

DNK računalna istraživanja danas se razvijaju tako brzo da se njihov puni potencijal tek očekuje. Ili kako se izrazio Hawksett iz Guinnessove knjige rekorda: "Ovo je područje istraživanja koje tjera pisce znanstvene fantastike da se napregnu kako bi održali korak."

Više:
Weizmann Institute of Science

   
IskonInternet   
06.03.2006.

Neverovatno! Zanima me samo kako ce to uticati na vestacku inteligenciju i da li se mozemo nadati nekim promenama u toj branci racunarstva.