Молекулярні ДНК-транзистори - основа майбутніх биокомпьютеров
В сучасних кремнієвих комп'ютерах вся обробка даних ґрунтується на рух електронів, електричному струмі. Але вчені вже досить давно працюють в напрямку створення комп'ютерів, заснованих на інших принципах роботи з інформацією, у тому числі і біологічних комп'ютерів, які, використовуючи спеціальні хімічні реакції і біологічні логічні елементи, можуть зберігати та обробляти дані.
Група дослідників в області біоінженерії з Стенфордського університету опублікувала в журналі Science про створення транзистора, що складається з молекул ДНК і РНК. Такий транзистор може стати основою майбутніх биокомпьютеров, які будуть докорінно відрізнятися від сучасних комп'ютерів, використовувані нами в повсякденному житті. У биокомпьютеров не буде ніяких моніторів, клавіатур та інших атрибутів звичних нам обчислювальних систем, всі обчислення, вироблені цими биокомпьютерами, будуть відбуватися усередині живих клітин, де також буде зберігатися оброблювана інформація.
Дрю Енді, провідний дослідник-біоінженер, пише в офіційному прес-релізі: "Біологічні комп'ютери будуть використовуватися там, де не можна використовувати традиційну обчислювальну техніку. З допомогою биокомпьютеров можна буде вивчати і програмувати різні живі істоти, здійснювати моніторинг навколишнього середовища і, звичайно, лікувати безліч захворювань".
Слід нагадати, що в сучасній цифровій електроніці транзистори управляють потоками електронів, що рухаються по ланцюгах електричних схем. Наявність або відсутність електричного струму еквівалентно значень 1 і 0 двійкового коду, базовим одиниць інформації, якою оперують сучасні комп'ютери. Два транзистори формують найпростіший логічний елемент, який є саме тим, що дозволяє комп'ютеру виробляти логічні і математичні операції. У чіпах процесорів сучасних комп'ютерів знаходяться мільйони транзисторів, які забезпечують виконання великого набору функцій, які можуть виконувати комп'ютери.
Біологічні транзистори, розроблені Стенфордської командою, використовуючи набори різних ферментів, що працюють за рахунок руху РНК полімерази уздовж молекули ДНК. З'єднання таких біологічних транзисторів, які отримали назву "транскриптор", в складні ланцюги, за аналогією з електронікою, дозволяє отримати біологічні логічні елементи, здатні зберігати інформацію і виконувати логічні операції. Слід зазначити, що транскриптор є третім і останнім типом біологічних компонентів, необхідних для створення повноцінного біологічного комп'ютера.
Інші два компоненти, які дозволяють кодувати і зберігати інформацію у вигляді послідовності молекули ДНК, передавати інформацію від однієї клітини до іншого, були розроблені тією ж групою вчених у минулому році. Тепер у цих вчених є всі три основні компоненти і вони незабаром збираються приступити до створення свого біологічного комп'ютера, який буде працювати всередині живої клітини.
Керуючи рухом потоку РНК, транскриптор може провести біологічний еквівалент логічної 1 і 0. Вихідними даними для обробки біологічних комп'ютером є різноманітні фізичні і хімічні умови, що виникають всередині клітини внаслідок впливу на неї певним хімічним або лікарським препаратом. Транскриптор також можуть служити і для посилення сигналів, подібно до того, як звичайні транзистори в радіоелектроніці використовуються для посилення радіосигналів. Така функція транскрипторов може використовуватися для посилення певних генів, який змушує клітину виробляти білки різних типів.
Всі ці функції біологічних комп'ютерів дозволять здійснювати управління живими клітинами, що переведе область біотехнологій в розряд точних і певних наук.