Et team av forskere ledet av forskere fra Caltech University var i stand til å ta et lite, men betydelig skritt i utviklingen av fritt programmerbare kjemiske datamaskiner. Som grunnleggende beregningselementer i slike systemer brukes sett med DNA, som ved sin naturlige essens har evnen til å selvorganisere og vokse. Alt som trengs for at DNA-baserte datasystemer skal fungere er varmt, brakkvann, en vekstalgoritme kodet i DNA, og et grunnleggende sett med DNA-sekvenser.
Til nå har "databehandling" med DNA blitt gjort strengt tatt ved bruk av en enkelt sekvens. Dagens metoder var ikke egnet for vilkårlige beregninger. Forskere fra Caltech var i stand til å overvinne denne begrensningen og presenterte en teknologi som kan utføre vilkårlige algoritmer ved å bruke ett grunnleggende sett med betinget logiske DNA-elementer og et utvalg av 355 grunnleggende DNA-sekvenser som er ansvarlige for "beregnings"-algoritmen - en analog av datainstruksjoner. Et logisk "frø" og et sett med "instruksjoner" introduseres i saltoppløsningen, hvoretter beregningen begynner - sammenstillingen av sekvensen.
Grunnelementet eller "frøet" er en DNA-fold (DNA-origami) - et nanorør 150 nm langt og 20 nm i diameter. Strukturen til "frøet" forblir praktisk talt uendret uavhengig av algoritmen som vil bli beregnet. Periferien til "frøet" er dannet på en slik måte at på slutten begynner samlingen av DNA-sekvenser. Den voksende DNA-strengen er kjent for å være satt sammen fra sekvenser som samsvarer med de foreslåtte sekvensene i molekylstruktur og kjemisk sammensetning, og ikke tilfeldig. Siden periferien til "frøet" er representert i form av seks betingede porter, hvor hver port har to innganger og to utganger, begynner veksten av DNA å adlyde en gitt logikk (algoritme) som, som nevnt ovenfor, er representert av et gitt sett med DNA-sekvenser på 355 grunnleggende sekvenser plassert i et løsningsalternativ.
Under eksperimenter viste forskere muligheten for å utføre 21 algoritmer, inkludert å telle fra 0 til 63, velge en leder, bestemme divisjon med tre og andre, selv om alt ikke er begrenset til disse algoritmene. Beregningsprosessen fortsetter trinn for trinn, ettersom DNA-trådene vokser på alle seks utganger av "frøet". Denne prosessen kan ta fra én til to dager. Å lage et "frø" tar betydelig mindre tid - fra en time til to. Resultatet av beregningene kan sees med egne øyne under et elektronmikroskop. Røret utfolder seg til et bånd, og på båndet, ved plasseringen av hver "1"-verdi på DNA-sekvensen, festes et proteinmolekyl som er synlig under et mikroskop. Nuller er ikke synlige gjennom et mikroskop.
Selvfølgelig, i sin presenterte form, er teknologien langt fra å utføre fullverdige beregninger. Så langt er det som å lese et bånd fra en teletype, strukket ut over to dager. Imidlertid fungerer teknologien og gir mye rom for forbedring. Det ble klart i hvilken retning vi kan bevege oss, og hva som må til for å bringe kjemiske datamaskiner nærmere.
Kilde: 3dnews.ru