Главная » 2011»Июнь»6 » Создана логическая ДНК-схема рекордной сложности
12:27
Создана логическая ДНК-схема рекордной сложности
Двое учёных из Калифорнийского технологического института создали сложную логическую схему на основе ДНК.
По
своему устройству она напоминает традиционную полупроводниковую цепь,
собранную с использованием унифицированных логических вентилей. "Это и
делает наше исследование уникальным, - замечает один из его авторов Эрик
Уинфри (Erik Winfree). - Мы нашли такую методику, которая подходит для
разработки биохимических схем самых разных размеров и уровня сложности".
Самый крупный "компьютер", сконструированный г-ном Уинфри и его
коллегой Лулу Цянь (Lulu Qian), состоит из 130 нитей ДНК и решает одну
конкретную задачу - извлекает квадратный корень из любого натурального
числа, не превышающего пятнадцати, и округляет результат в меньшую
сторону. "Извлечение корня должно стать хорошей демонстрацией, -
поясняет Эрик Уинфри. - Мы показали, что биохимические методы подходят
для решения отвлечённой математической проблемы, а это изменит отношение
к ним".
Работу схемы обеспечивают одно- и двухцепочечные
синтетические фрагменты ДНК, причём последние сохраняют небольшой
однонитевый участок на конце, а одноцепочечные молекулы играют роль
входных и выходных сигналов. "Молекулы свободно перемещаются в растворе,
время от времени встречаясь друг с другом, - рассказывает г-н Уинфри. -
Когда одноцепочечной ДНК попадается двухцепочечная с комплементарной
последовательностью на концевом участке, они "сцепляются", а одна из тех
нитей, которые изначально принадлежали двухцепочечной молекуле,
попадает в раствор и влияет на другие элементы схемы. Поскольку
последовательности ДНК мы задаём сами, взаимодействия молекул полностью
контролируются". Вычисление, таким образом, начинается с подготовки
четырёх одноцепочечных отрезков, соответствующих четырём разрядам в
двоичной записи числа, а двухбитный результат авторы считывали
флуоресцентным способом, используя для кодирования четыре разных цвета.
Разумеется,
полупроводниковые схемы работают гораздо быстрее и надёжнее, чем
биохимическая, которая тратит на извлечение корня около 10 часов и
никогда не избавится от "шума", вызванного, к примеру, некорректным
объединением молекул. С другой стороны, вычисления с участием ДНК можно
(теоретически) проводить в живых клетках, что позволяет разрабатывать
схемы для диагностики заболеваний по наличию определённых веществ в
крови.
