С ДНК-компьютером в рэндзю

 


Это результат демонстрирует освоение нового уровня сложности вычислений, необходимых для создания более совершенных биомедицинских датчиков и препаратов, которые реагируют только на определенные патогены или клетки.

Ученые разрабатывают логические ДНК-молекулы, которые способны выполнять операции, реализованные в компьютерах на основе кремния. Построенные на основе них ДНК-компьютеры способны улучшить биомедицинские технологии, а также оказать помощь в сборке наноблоков материалов будущего. Одним из подходов к созданию ДНК-процессора может стать использование матрицы с углублениями, заполненными фрагментами ДНК с большим количеством наружных связей. Элементы этой матрицы называются воротами, и они реагируют на входящий химический сигнал так, как закладывает разработчик. Исследователи уже показали в эксперименте, что подобная система MAYA, представляющая собой развитую последовательность ворот YES и AND, может до определенного хода играть в рэндзю.

В ноябре 2006 г. журнал Nano Letters опубликовал отчет о создании второго варианта ДНК-программы MAYA-II, которая позволяет игроку делать ответный второй ход в любую клетку за пределами центрального квадрата. Весь компьютер представляет собой матрицу из пробирок три на три, каждая из которых заполнена своим собственным набором ДНК-ворот. Ворота построены так, чтобы при воздействии более коротких фрагментов ДНК на входе, более длинные волокна расплетались и активизировали флуоресцентную подложку. Перед тем как сделать ход, игрок добавляет раствор определенных фрагментов, которые представляют ход в выбранную клетку. Этот раствор активирует ворота, вызывя флуоресценцию на одной из двух частот излучения. Ответ компьютера, который заставляет ячейки флуоресцировать на другой частоте, кодируются другими воротами в ячейках.

MAYA-II требует 128 различных химических ДНК-ворот и 32 молекулы для выходных сообщений. «Мы поражены возможным потенциалом такого количества логических ворот, работающих вместе», – говорит Джоанна Макдоналд (Joanne Macdonald), вирусолог из Колумбийского университета. По ее словам, задача состоит в том, чтобы упростить схемы обнаружения вирусов или злокачественных клеток. Программа должна реагировать на определенные последовательности ДНК. Другие исследователи видят будущее за вычислительным потенциалом таких компьютеров. «Этот компьютер хотя и намного сложнее, демонстрирует свою работоспособность, – говорит Эдриан Симон (Nadrian Seeman) из Нью-йоркского университета. – Это открывает дверь к более сложным вычислениям».

Дж. Р. Минкел

Источник: В мире науки