Биоинженерия: компы в живых клеточках

    Начиная с 19 века, когда Чарльз Бэббидж сделал механический арифмометр для построения математических таблиц, компы прошли максимально длительный путь собственного становления. В 1940-х годах существовала сотворена первая всепригодная цифровая машинка ENIAC, действующая на вакуумных трубках и электричестве. Современные же компы задействуют транзисторы на базе сверхтехнологичных полупроводниковых материалов. Однако по воззрению ученых вскоре настанет тамошний денек, когда компы будут основываться на новейшей прорывной технологии, связанной с биоинженерией — наукой, которая разглядывает компы исходя из убеждений биологии.

    Биоинженерия: компы в живых клетках

    И мы ныне говорим и не об суперкомпьютерах, кои пробуют (и почти всегда безуспешно) имитировать работу людского головного мозга, а уж об живых организмах с возможностью сложноватых вычислений. Ученые из Стэндфордского вуза полагают, что они отыскали метод изобретения био версии транзисторов.

    Биоинженерия: компы в живых клетках

    «Транскрипторы умеют служить главным ингридиентом для логических вычислений — эдак же, как только транзисторы являются этаким же ингридиентом в электронике»,

    — разговаривает Джером Бонне, кандидат технических наук, имеющий ученую степень в биоинженерии и создатель размещенного научные исследования.

    Цифровую логику частенько ассоциируют с Булевой логикой — системой, предложенной математиком Джорджем Булем в 1854 году, которая предназначалась для подборки настоящих и неверных значений. Сейчас Булева логика это же по большому счету те самые «нули» и «единицы» в компьютерной среде. Значение верное — гейт транзистора раскрывается, неверное — запирается. Открыто -закрыто. Включено-выключено, ноль-единица. Это же база. Однако в Булевой логике имеются к тому же условия: «и» и «или» — эдак именуемых два самых базисных «гейта». По собственной сущности «и» является «истиной», когда оба значения в высказывании вправду являются верными, другими словами «а» и «б» это же верные значения. «Или» тоже может являться «истинным», ежели одно либо оба значения являются верными.

    «В био смысле, способности логики этакие же бескрайние, как только и в электронике»,

    — поясняет Бонне.

    «Вы сможете узнать подвергалась ли клеточка действию наружных раздражителей, к примеру, глюкозы и кофеина. Гейты Буля в том случае дозволят для вас обусловить и сохранить информацию, благодаря которой вы сумеете узнать, какая из клеток подвергалась, а уж какая и не подвергалась наружному воздействию».

    Используя логические гейты Буля, можно по мере необходимости даже вынудить клеточку закончить репродукцию, а уж при сплочении гейтов в одну систему, можно вынудить клеточки транслировать друг дружке информацию. Удастся типичный «биологический Интернет».

    «Потенциал внедрения в этом случае ограничивается лишь воображением самого исследователя»,

    — разговаривает соавтор научные исследования Моника Ортиз, которая сумела показать автономное взаимодействие клеток ДНК на базе гейтов Буля.

    Для сотворения транскрипторов и логических гейтов, ученые приименяли комбинацию энзимов из интеграз, кои держут под контролем поток РНК-полимераз вдоль ниток ДНК. Если б речь шла о электронике, то ДНК выступала бы в качестве проводов, а уж РНК-полимеразы — в качестве электронов.

    «Выбор нужных энзимов максимально важен. Мы подробно отобрали энзимы, кои присутствовали в микробах, грибах, растениях, у зверях, дабы взглянуть, как только вариативность этаких вот биокомпьютеров будет меж собой вести взаимодействие. То есть мы достигнули тамошнего, дабы транскрипторы получили главные сходства меж био транзисторами. Говоря об транскрипторах, всего только маленькое изменение либо усиление в интегразе способно повлечь за собой крупное изменение в поведении каких бы то ни было остальных двух генов».

    Значимость усиления сигналов ученые обрисовывают на примере смартфонов, ведь первые транзисторы в электронике стали использовать для тамошнего, дабы поменять дорогие, ненадежные и неэффективные вакуумные трубки, кои и не дозволяли выполнять далекие межконтинентальные телефонные зазвонисты. Электрические сигналы, идущие по проводам, становились при огромном расстоянии все слабее и слабее. Однако потом на пути этих сигналов стали монтироваться усилители, кои стали всякий раз них (сигналы) разгонять. То же самое немаловажно и в био системе, когда мы говорим об телепередаче сигнала меж группами клеток.