Компьютер на базе ДНК смог выполнить разные функции: от сортировки палиндромов до генерации рандомизированных паттернов.
Ученые из Университета Мейнут (Ирландия) и Калифорнийского технологического института на примере продемонстрировали, что возможна концепция перепрограммируемого компьютера на базе ДНК. Статья опубликована в журнале Nature.
ДНК-программирование использовалось и раньше, но, по словам одного из авторов работы Дэвида Доти (David Doty), оно равнялось созданию нового компьютера из нового оборудования для запуска нового программного обеспечения. Поэтому исследователи хотели узнать возможен ли такой ДНК-компьютер, который можно перепрограммировать.
Вначале ученые использовали технологию ДНК-оригами, чтобы уложить длинную последовательность ДНК в определенную форму. Это форма становится основой для алгоритмического ряда. Кроме того, они разработали 355 ДНК-фрагментов (DNA tiles) — строительные блоки для программируемой самосборки, состоящие из нуклеиновых оснований. Основу и фрагменты помещают в один раствор. С течением времени они соединяются и образуют структуру, которая представляет собой финальный результат алгоритмических вычислений.
Схематичное изображение процесса / ©Nature
Используя эту систему, авторы создали 21 алгоритм, каждый из которых выполняет свою уникальную функцию. Среди них есть те, которые способны определять четность числа, сортировать палиндромы, распознавать числа, кратные трем, и считать до 63. Выполняемые функции зависят от выбранных фрагментов.
По мнению сотрудника Университет штата Аризона Петра Сулька (Petr Sulc), который не участвовал в исследовании, разработка перепрограммируемых молекулярных алгоритмов открывает широкие возможности. Он считает, что в будущем эта технология может привести к созданию молекулярных роботов, доставляющих лекарства, или поспособствует разработке нанофотонных материалов.
Ранее американские исследователи добавили к стандартным двум парам азотистых оснований еще две. Получился полимер, содержащий восемь нуклеотидов, названный хатимодзи-ДНК (hachimoji DNA), что в переводе с японского означает «восемь букв». Эту структуру планируют использовать для хранения информации вне клетки и создания наноструктур с заданными свойствами.