Sebuah tim ilmuwan yang dipimpin oleh peneliti dari Caltech University mampu mengambil langkah kecil namun signifikan dalam pengembangan komputer kimia yang dapat diprogram secara bebas. Sebagai elemen komputasi dasar dalam sistem tersebut, kumpulan DNA digunakan, yang berdasarkan esensi alaminya memiliki kemampuan untuk mengatur diri sendiri dan berkembang. Yang diperlukan agar sistem komputasi berbasis DNA dapat berfungsi hanyalah air hangat dan payau, algoritma pertumbuhan yang dikodekan dalam DNA, dan serangkaian urutan DNA dasar.
Hingga saat ini, βkomputasiβ dengan DNA telah dilakukan secara ketat menggunakan satu urutan. Metode yang ada saat ini tidak cocok untuk perhitungan sembarangan. Para ilmuwan dari Caltech mampu mengatasi keterbatasan ini dan menyajikan teknologi yang dapat mengeksekusi algoritma sewenang-wenang menggunakan satu set dasar elemen DNA logis bersyarat dan sampel 355 urutan DNA dasar yang bertanggung jawab atas algoritma "perhitungan" - analog dari instruksi komputer. Sebuah βbenihβ logis dan serangkaian βinstruksiβ dimasukkan ke dalam larutan garam, setelah itu perhitungan dimulaiβperakitan urutannya.
Elemen dasar atau "benih" adalah lipatan DNA (DNA origami) - sebuah tabung nano dengan panjang 150 nm dan diameter 20 nm. Struktur βbenihβ hampir tidak berubah terlepas dari algoritma yang akan dihitung. Pinggiran βbenihβ dibentuk sedemikian rupa sehingga pada ujungnya perakitan rangkaian DNA dimulai. Untaian DNA yang sedang tumbuh diketahui tersusun dari rangkaian yang sesuai dengan rangkaian yang diusulkan dalam struktur molekul dan komposisi kimia, dan tidak secara acak. Karena pinggiran βbenihβ direpresentasikan dalam bentuk enam gerbang bersyarat, di mana setiap gerbang memiliki dua masukan dan dua keluaran, pertumbuhan DNA mulai mematuhi logika (algoritma) tertentu yang, sebagaimana disebutkan di atas, diwakili oleh satu set urutan DNA tertentu dari 355 urutan DNA dasar yang ditempatkan dalam pilihan solusi.
Selama percobaan, para ilmuwan menunjukkan kemungkinan mengeksekusi 21 algoritma, termasuk menghitung dari 0 hingga 63, memilih pemimpin, menentukan pembagian dengan tiga dan lain-lain, meskipun semuanya tidak terbatas pada algoritma ini. Proses penghitungan berlangsung selangkah demi selangkah, seiring pertumbuhan untaian DNA pada keenam keluaran βbenihβ. Proses ini bisa memakan waktu satu hingga dua hari. Membuat "benih" membutuhkan waktu yang jauh lebih sedikit - dari satu jam menjadi dua jam. Hasil perhitungannya dapat dilihat dengan mata kepala sendiri di bawah mikroskop elektron. Tabung tersebut dibuka menjadi sebuah pita, dan pada pita tersebut, pada lokasi setiap nilai β1β pada urutan DNA, sebuah molekul protein yang terlihat di bawah mikroskop ditempelkan. Angka nol tidak terlihat melalui mikroskop.
Tentu saja, dalam bentuknya yang disajikan, teknologi ini masih jauh dari melakukan perhitungan yang lengkap. Sejauh ini seperti membaca rekaman teletype yang direntangkan selama dua hari. Namun, teknologi ini berhasil dan masih menyisakan banyak ruang untuk perbaikan. Menjadi jelas ke arah mana kita dapat bergerak, dan apa yang perlu dilakukan untuk mendekatkan komputer kimia.
Sumber: 3dnews.ru