Computer ADN

Un computer ADN  este un sistem de calcul care utilizează capacitățile de calcul ale moleculelor de ADN .

Istorie

În 1994, Leonard Adleman , profesor la Universitatea din California de Sud , a demonstrat că „ problema vânzătorului ambulant ” combinatorică clasică (cea mai scurtă cale de a traversa vârfurile unui grafic) poate fi rezolvată destul de eficient cu o eprubetă de ADN . [1] Arhitecturile clasice de computer necesită mult calcul, încercând fiecare opțiune.

Metoda ADN vă permite să generați imediat toate soluțiile posibile folosind reacții biochimice cunoscute. Apoi este posibil să se filtreze rapid exact molecula-fir în care este codificat răspunsul dorit .

Probleme care decurg din aceasta:

  1. Necesită o serie extrem de laborioasă de reacții efectuate sub supraveghere atentă.
  2. Există o problemă de scalare a sarcinilor.

Biocomputerul lui Adleman căuta ruta de ocolire optimă pentru 7 vârfuri ale graficului. Dar cu cât sunt mai multe vârfuri grafice, cu atât este necesar mai mult material ADN pentru biocomputer.

S-a calculat că prin scalarea tehnicii Adleman pentru a rezolva problema ocolirii nu a 7 puncte, ci a aproximativ 200, masa cantității de ADN necesară pentru a reprezenta toate soluțiile posibile va depăși masa planetei noastre.

În 2002, cercetătorii de la Institutul de Știință Weizmann din Rehovot , Israel , au introdus un computer molecular programabil compus din enzime și molecule de ADN. [2] La 28 aprilie 2004, Ehud Shapiro, Yaakov Benenson, Binyamin Gil, Uri Ben-Dor și Rivka Adar de la Institutul de Știință Weizmann au raportat în revista Nature că au creat un computer ADN cu o intrare/ieșire a datelor modul. [3]

În ianuarie 2013, cercetătorii au putut să codifice ADN mai multe fotografii JPEG , un set de sonete shakespeariane și un fișier de sunet . [patru]

În martie 2013, cercetătorii au creat un transcriptor (tranzistor biologic). [5]

În 2019, un grup de biologi moleculari condus de Chunlei Guo de la Universitatea din Rochester a creat un sistem de calcul bazat pe ADN, capabil să extragă rădăcini pătrate din numere de 10 biți. [6]

Cum funcționează

Catenele de ADN conțin patru baze azotate : citozină , guanină , adenină , timină . Secvența lor codifică informații. Cu ajutorul enzimelor , aceste informații pot fi modificate: polimerazele completează lanțurile ADN, iar nucleazele le taie și le scurtează. Unele enzime sunt capabile să taie și să unească firele de ADN în locațiile indicate de alte enzime- ligaze . Astfel, calculatoarele ADN pot stoca și procesa informații. De asemenea, reacțiile chimice pe diferite părți ale moleculelor au loc independent, în paralel, ceea ce asigură o viteză mare de calcul. [7]

Bioautomat finit Benenson-Shapiro

Bioautomatul de stat Benenson-Shapiro este o tehnologie computerizată cu ADN multifuncțional dezvoltată de profesorul israelian Ehud Shapiro .și Yaakov Benenson de la Institutul Weizmann.

Se bazează pe proprietățile deja cunoscute ale biomoleculelor, cum ar fi ADN-ul și enzimele . Funcționarea unui computer ADN este similară cu cea a unui dispozitiv teoretic cunoscut în matematică ca „ mașină de stat ” sau mașină Turing .

Vezi și

Note

  1. ↑ Adleman, LM Molecular calculation of solutions to combinatorial problems  //  Science : journal. - 1994. - Vol. 266 , nr. 5187 . - P. 1021-1024 . - doi : 10.1126/science.7973651 . - Cod biblic . — PMID 7973651 .  — Prima lucrare de calcul ADN. Descrie o soluție pentru problema de cale hamiltoniană direcționată . Disponibil și aici: Copie arhivată . Consultat la 21 noiembrie 2005. Arhivat din original pe 6 februarie 2005.
  2. ↑ Lovgren, Stefan Computer Made from DNA and Enzymes . National Geographic (24 februarie 2003). Consultat la 26 noiembrie 2009. Arhivat din original la 6 septembrie 2015.
  3. ↑ Benenson, Y.; Gil, B.; Ben-Dor, U.; Adar, R.; Shapiro, E. Un computer molecular autonom pentru controlul logic al expresiei genelor  (engleză)  // Nature : journal. - 2004. - Vol. 429 , nr. 6990 . - P. 423-429 . - doi : 10.1038/nature02551 . — . — PMID 15116117 . . De asemenea, disponibil aici: Un computer molecular autonom pentru controlul logic al expresiei genelor
  4. ↑ DNA stochează poezii, o fotografie și un discurs | știri științifice . Preluat la 20 decembrie 2018. Arhivat din original la 27 iulie 2013.
  5. ↑ Bonnet, Jerome; Yin, Petru; Ortiz, Monica E.; Subsoontorn, Pakpoom; Andy, Drew. Amplificarea porților logice genetice   // Știință . - 2013. - Vol. 340 . - P. 599-603 . - doi : 10.1126/science.1232758 . - Cod biblic .
  6. ↑ ADN-ul extrage rădăcina lui 900 . Preluat la 22 ianuarie 2020. Arhivat din original la 25 ianuarie 2020.
  7. ↑ Logica ADN-ului ca bază a unui biocomputer . Consultat la 9 septembrie 2015. Arhivat din original pe 21 septembrie 2015.

Link -uri

  Accesați articolul Wikidata  Dicționare și enciclopedii
În cataloagele bibliografice
 Bioinginerie
Domenii de bioinginerie
Articole similare
Oamenii de știință
Popularizatori