Авторизація

» » » Вчені перетворили кишкову паличку в універсальний біокомп'ютер

Вчені перетворили кишкову паличку в універсальний біокомп'ютер

Вчені перетворили кишкову паличку в універсальний біокомп'ютер Генетики перетворили звичайну кишкову паличку в біологічний аналог комп'ютера, роль електричних сигналів в якому грають короткі молекули РНК, і створили на її базі рекордно складну логічну схему, йдеться в статті, опублікованій в журналі Nature.

"Нам навіть вдалося вбудувати два незалежних один від одного логічних пристрої в одну бактерію, які виділяють два різних типи білків, що світяться. Це відкриває дорогу для створення біосенсорів, які цілком вміщуються в одну клітку. Крім того, подібну систему легко трансплантувати і в інші види мікробів" , - розповідає Кім Джонмин з Гарвардського університету (США).

За останнє десятиліття біотехнологи розробили безліч мініатюрних біо-пристроїв, які повторюють функції їх неживих аналогів. Зокрема, існує вже кілька десятків ДНК-комп'ютерів, повноцінний обчислювальний пристрій і дисплей з колоній кишкової палички, а два роки тому біологи з США створили біокомп'ютер, що поєднує кілька різних штамів бактерій.

Всі подібні "біо-цифрові технології" володіють двома загальними недоліками - їх роботу фактично не можна змінити, не змінюючи повністю ДНК мікробів, і вони працюють вкрай повільно через те, з якою швидкістю зчитується ДНК і поширюється інформація в світі мікробів. З цієї причини учені створили досить багато простих біокомп'ютерів, які виконують одну логічну операцію, і вкрай рідко намагалися створити щось більш складне.

Джонмин і його колеги змогли обійти цю проблему, створивши перший універсальний біокомп'ютер, здатний виконувати всі функції напівпровідникових процесорів, замінивши нитки ДНК, які зазвичай використовуються в подібних бактеріальних "процесорах", на короткі молекули РНК, схожі за своєю формою на шпильки.

Ці шпильки, як пояснюють вчені, можуть змінювати свою форму в тому випадку, якщо до них приєднується інша молекула РНК з відповідним набором "букв". Це важливо з тієї причини, що форма нитки РНК визначає те, чи може рибосома, клітинна фабрика по збірці білків, прочитати її і зібрати повноцінну білкову молекулу, яка змушує клітину поміняти свою поведінку або подати певний сигнал.

Відповідно, комбінуючи різні типи шпильок і з'єднуючи з ними нитки ДНК, можна створити аналоги логічних елементів в напівпровідникових чіпах, здатних виконувати ті ж операції, такі як І, АБО, що виключає АБО і НЕ.

Тут в справу вступає друга важлива властивість цих молекул РНК - вони є повністю синтетичними і схожі на них молекули невідомі всередині мікробів. Це дозволяє "склеювати" фактично будь-яку кількість таких "логічних вузлів", не побоюючись того, що їх роботі будуть заважати процеси всередині самих мікробів або сусідні логічні ланцюжки.

Керуючись подібними ідеями, вчені створили кілька універсальних обчислювальних блоків з молекул РНК, здатних обробляти всі чотири базових логічних операції і перевіряти будь-які логічні вирази. Переконавшись в тому, що вони працюють, вони об'єднали кілька таких блоків в складну систему з 444 ланок, виконуючу 12 логічних операцій і здатну обробити п'ять різних хімічних сигналів.

Читайте також: Вчені навчили комп'ютер обчислювати вік мозку людей

Подібні РНК-комп'ютери, як відзначають вчені, можуть в майбутньому використовуватися для спостережень за складними процесами всередині живих клітин, а також для створення "живих" датчиків, здатних розпізнавати різні зміни в умовах середовища і повідомляти про це людині.

Долучайтесь до нас у Facebook, читайте наш канал у Telegram та отримуйте новини прямо у ваш смартфон

ЧИТАЙТЕ ТАКОЖ:
Залишити коментар
Популярне
Відео дня
Новини
  • Останні
  • Перегляди
  • Коментарі
Календар публікацій
«    Жовтень 2017    »
ПнВтСрЧтПтСбНд
 1
2345678
9101112131415
16171819202122
23242526272829
3031