Группа ученых Калифорнийского технологического института сконструировала биологический компьютер на основе более чем ста биологических "транзисторов" из нитей ДНК, сообщает РИА "Новости" со ссылкой на журнал Science.
Кроме того, коллектив исследователей под руководством Эрика Уинфри разработал набор инструментов (в том числе виртуальный конструктор и компилятор) для разработки более сложных моделей биовычислительных устройств.
Компьютер представляет собой цепи ДНК в жидкой среде. ДНК обладает свойством комплементарности - нити определенных последовательностей могут образовывать друг с другом прочные пары. Если последовательность одной нити точно комплементарна последовательности другой, то соединение оказывается максимально прочным.
Ученые создали несколько логических контуров, общее число нитей ДНК в которых равно 130. Самый большой контур включает 74 нити и он способен извлекать квадратные корни из чисел вплоть до 15.
Более ранние исследования в этом направлении выявили проблему в конструировании логических биоэлементов - при усложнении последовательности ДНК-транзисторов эффективность системы резко снижалась, что являлось препятствием для усложнения логических цепей на основе нуклеиновых кислот.
Американские ученые попытались решить именно эту проблему, пишут они в своей статье в журнале Science. Полноценный набор "строительных блоков" для конструирования логических элементов состоит из всего трех видов "био"-транзисторов - "качели", "предел", и "сигнал".
Каждый из этих модулей конструируется из коротких "шпилек" (участок одноцепочечной молекулы ДНК, участки которого могут образовывать спираль без участия второй цепочки), которые взаимодействуют друг с другом при помощи небольших участков - "маркеров".
При этом каждый элемент может иметь несколько логических входов и выходов, и их количество фактически не ограничено.
Биологи разработали на их основе логические элементы "И", "ИЛИ", "НЕ", которые в принципе являются аналогами современных полупроводниковых логических вентилей. Как отмечают ученые, точность логических элементов была достаточно высокой (учитывая то, как протекают микробиологические процессы), причем с усложнением архитектуры она не менялась.
Для демонстрации эффективности своей разработки ученые сконструировали устройство, которое вычисляло квадратный корень из 4-битного числа.