Uma equipe de cientistas liderada por pesquisadores da Universidade Caltech conseguiu dar um passo pequeno, mas significativo, no desenvolvimento de computadores químicos livremente programáveis. Como elementos computacionais básicos em tais sistemas, são utilizados conjuntos de DNA, que por sua essência natural têm a capacidade de se auto-organizar e crescer. Tudo o que é necessário para que os sistemas de computação baseados em ADN funcionem é água quente e salobra, um algoritmo de crescimento codificado em ADN e um conjunto básico de sequências de ADN.
Até agora, a “computação” com DNA tem sido feita estritamente usando uma única sequência. Os métodos atuais não eram adequados para cálculos arbitrários. Cientistas da Caltech conseguiram superar essa limitação e apresentaram uma tecnologia que pode executar algoritmos arbitrários usando um conjunto básico de elementos de DNA condicionalmente lógicos e uma amostra de 355 sequências básicas de DNA responsáveis pelo algoritmo de “cálculo” - um análogo das instruções de computador. Uma “semente” lógica e um conjunto de “instruções” são introduzidos na solução salina, após o que se inicia o cálculo – a montagem da sequência.
O elemento básico ou “semente” é uma dobra de DNA (origami de DNA) - um nanotubo de 150 nm de comprimento e 20 nm de diâmetro. A estrutura da “semente” permanece praticamente inalterada independente do algoritmo que será calculado. A periferia da “semente” é formada de tal forma que no seu final começa a montagem das sequências de DNA. Sabe-se que a cadeia crescente de DNA é montada a partir de sequências que correspondem às sequências propostas em estrutura molecular e composição química, e não aleatoriamente. Como a periferia da “semente” é representada na forma de seis portas condicionais, onde cada porta possui duas entradas e duas saídas, o crescimento do DNA passa a obedecer a uma determinada lógica (algoritmo) que, como mencionado acima, é representada por um determinado conjunto de sequências de DNA de 355 básicas colocadas em opções de solução.
Durante os experimentos, os cientistas mostraram a possibilidade de executar 21 algoritmos, incluindo contar de 0 a 63, escolher um líder, determinar a divisão por três e outros, embora nem tudo se limite a esses algoritmos. O processo de cálculo prossegue passo a passo, à medida que as cadeias de DNA crescem em todas as seis saídas da “semente”. Esse processo pode levar de um a dois dias. Fazer uma “semente” leva muito menos tempo - de uma a duas horas. O resultado dos cálculos pode ser visto com seus próprios olhos ao microscópio eletrônico. O tubo se desdobra em uma fita e na fita, nos locais de cada valor “1” na sequência de DNA, é anexada uma molécula de proteína visível ao microscópio. Zeros não são visíveis através de um microscópio.
É claro que, na forma apresentada, a tecnologia está longe de realizar cálculos completos. Até agora é como ler uma fita de um teletipo, estendida por dois dias. No entanto, a tecnologia funciona e deixa muito espaço para melhorias. Ficou claro em que direção podemos avançar e o que precisa ser feito para aproximar os computadores químicos.
Fonte: 3dnews.ru