Гранит науки - 2003-02-27

О новой модели ДНК-ового компьютера сообщили израильские ученые к 50-летнему юбилею открытой Уотсоном и Криком двойной спирали дезоксирибонуклеиновой кислоты

У микрофона Марина Аствацатурян! Устройство, о котором идет речь, использует в качестве программы (software) ДНК, а вместо компьютерного "железа" (hardware)- ферменты, оно способно производить миллиарды операций в секунду. В капле воды находится триллион таких "машин", а первый образец был продемонстрирован в Вейцмановском Институте (Weizmann Institute of Science) в 2001 году. Сейчас та же группа ученых под руководством Эхуда Шапиро, которая буквально шутки ради во время перерыва на кофе впервые показала возможности биокомпьютера, сделала модель, не требующую источника энергии. И работает она в 50 раз быстрее предшественницы. Книга Рекордов Гиннеса назвала новую модель самым маленьким в мире биологическим вычислительным устройством сообщает служба новостей Scientific American.

Многие схемы микроскопических компьютеров стремятся использовать огромную информационную емкость ДНК двуспиральной молекулы, объединяющей великое множество комбинаций из 4 условных букв, причем каждой букве на каждой спирали должна соответствовать определенная буква на другой спирали. За счет такого пространственного соответствия и держится вся двухцепочечная структура. Прежние модели зависели от универсального источника энергии для клеточных реакций от АТФ. Но в новом комплекте биокомпьютера и первичные данные, и энергию для вычислений предоставляет сама ДНК. Модели, предлагаемые профессором Шапиро и 2 года назад, и сейчас, являются так называемыми автоматонами. Получив исходные данные в виде цепочки в двух различных состояниях, автоматон использует в составлении конечных данных предопределенные природой правила. Например, он может определить, будет ли цепочка, содержащая только А и Б иметь четное число А, или будут ли все Б предшествовать А поясняет Scientific American. В последней модели 2 молекулы ДНК связываются друг с другом для осуществления последовательных вычислений. Фермент из класса рестриктаз (Fok1), то есть ферментов, надрезающих цепь ДНК в определенном месте, работает как процессор компьютера он рассекает кусок исходной молекулы с высвобождением энергии химической связи. Тепловая энергия питает следующее вычисление. Авторы говорят, что в микролитре раствора с ДНК и рестриктазой содержится 3 триллиона компьютеров, которые вместе производят 66 операций в секунду. Описание нового ДНК-ового компьютера Шапиро и его коллеги опубликовали в последнем номере Трудов Национальной Академии Наук США (PNAS). А 28 февраля ровно 50 лет назад Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик объявили за ланчем в кэмбриджском пабе Eagle о том, что ими, наконец, открыта структура главной молекулы жизни то, что позже все будут называть двойной спиралью ДНК и едва ли не главным научным достижением 20 века.