Magyar kutatók vizsgálata teheti pontosabbá a DNS-szerkesztést
A betegségek genetikai okainak vizsgálatától és sejtek módosításától kezdve új terápiás lehetőségek fejlesztéséig számos dologra használható a DNS mesterséges módosítása.
Az írországi Maynooth Egyetem kutatói állítják: létrehozták az eddigi leggyorsabb és legbonyolultabb „DNS-számítógépet”, amely képes egyszerűbb műveletek elvégzésére.
Mint az Interesting Engineering írja, a fejlesztés bizonyítja, hogy a genetikai kód mikroszkopikus szálai képesek olyan matematikai problémák megoldására, amelyekről azt feltételezték, hogy csak elektronikus mikrochipek képesek a végrehajtásukra.
A Maynooth Egyetem szakemberei által fejlesztett rendszer sós vízcseppben kölcsönhatásba lépő DNS-szálakból épült fel. A számítások állandó elektromos áram nélküli elvégzéséhez egy hosszú DNS-vázat és hőt használ – a molekuláris számítógép így egyszerűbb szorzási, osztási és összeadási műveleteket tud elvégezni.
A biológiai számítástechnikában – adattárolásban és számításban – ahelyett, hogy biteket írnának mágneses felületekre vagy logikai műveleteket végeznének szilícium-tranzisztorokon, a digitális információt a négy fő genetikai bázis meghatározott elrendezéseire alakítják át: adenin, citozin, guanin és timin.
Az Interesting Engineering megjegyzi: sok intézmény dolgozik DNS-alapú rendszereken. A Kaliforniai Műszaki Egyetem (Caltech) kutatócsoportja például egy olyan DNS-alapú mesterséges neurális hálózatot fejlesztett ki, amely felismeri a 0 és a 9 közötti, kézzel írott számokat az oldatban végbemenő molekuláris kölcsönhatások révén, energiaigényes mikroprocesszorok nélkül.
Az ír szakemberek megoldása kimondottan egyszerű: rövid DNS-darabokat elegyítettek hosszú DNS-vázakkal egy kis csepp sós vízben. A biológiai kölcsönhatást egy rövid hőimpulzus indítja meg; miközben a folyadék lehűl, több millió mikroszkopikus szál lép kölcsönhatásba egymással. Végül „önszerveződésbe” kezdenek bonyolult molekuláris mintázatokban, amelyek feltárják a választ.
A módszerrel nincs szükség egyetlen vezetékre vagy folyamatos áramellátásra sem; a végső, molekuláris szerkezet szolgál számítógépes válaszként. „Egy aprócska folyadékcsepp több milliárd, olykor billió DNS-szálat tartalmaz. Ezek lépnek kölcsönhatásba egymással, létrehozva az eredményt” – magyarázza Abeer Eshra, az egyetem Hamilton Intézetének adjunktusa.
A tesztek során a szakemberek tíz különböző programot hajtottak végre. A molekuláris rendszer megoldott olyan egyszerű matematikai feladatokat, mint mondjuk a 10+3, mindössze 30 másodperc alatt. A komplexebb, milliós nagyságrendű problémákkal 14 óra alatt végzett. Ráadásul nem veszít a teljesítményéből a rendszer, egy csepp 25 számítás után is pont ugyanolyan sokrétű maradt.
Sci-fi is lehetne, de ez a valóság: processzort csináltak DNS-ből
Akár egy tudományos-fantasztikus film vezérmotívuma is lehetne a DNS-ből készített processzor, azonban ezúttal amerikai kutatók meglepő, ám jól megalapozott ötletéről van szó. Ma még csak ígéretes kísérlet, de már most sejthető, hogy hamarosan komoly alkalmazások épülhetnek rá.
Mint az az időtartamokból is látszik, nem ez fogja leváltani a csúcskategóriás számítógépek és okostelefonok lapkáit – de nem is ezzel a céllal fejlesztik a kutatók. Olyan helyeken vetnék be a biológiai számítástechnikát, ahol a hagyományos technológiák nem alkalmazhatók: ilyenekkel például ezeréves intervallumokra lehetne osztani digitális archívumokat, vagy az emberi véráramba kerülve sejtről sejtre tudnák azonosítani a betegségeket.
Ha máskor is tudni szeretne hasonló dolgokról, lájkolja a HVG Tech rovatának tudományos felfedezésekről is hírt adó Facebook-oldalát.
