Home » D:News » Calculatorul din molecule de ADN poate rezolva probleme de matematică

Calculatorul din molecule de ADN poate rezolva probleme de matematică

Calculatorul din molecule de ADN poate rezolva probleme de matematică
Publicat: 05.06.2011
Folosind procesul natural de formare şi desfacere a legăturilor dintre lanţurile (catenele) de ADN, cercetătorii de la Caltech au dezvoltat o metodă nouă şi adaptabilă de a transforma aceste molecule în calculatoare. Conceptul deschide drumul spre o serie de posibile circuite construite în întregime din ADN, capabile să rezolve probleme matematice de bază.

In celule, ADN este prezent sub forma unor perechi de catene
(AND dublucatenar) alcătuite din unităţi numite nucleotide. Fiecare
nucleotidă ADN este alcătuită din grupări fosfat, o moleculă de
dezoxiriboză şi o bază azotată. Catenele dublului helix ADN sunt
unite de-a lungul lor prin legături de hidrogen între bazele
azotate complementare.

Intr-un prim experiment, echipa de la Caltech a utilizat un
sistem format din 130 de lanţuri de ADN, care putea calcula
rădăcina pătrată a numerelor până la 15.

Pentru aceasta, au fost utilizate diferite tipuri de lanţuri ADN
(cu diferite secvenţe de nucleotide) reprezentând 0 şi 1, numere
din sistemul binar utilizare în circuitele digitale standard.
Oamenii de ştiinţă au putut folosi ADN-ul în locul numerelor binare
începând din 1994, când matematicianul Leonard Adleman a elaborat
conceptul utilizării ADN-ului în calculul computerizat.

Modelul realizat de echipa Caltech conţine părţi de bază ce pot
fi amestecate şi combinate in diferite moduri, iar echipa speră că
acest sistem va permite o gamă largă de calcule.
Coautorii studiului, Lulu Qian şi Eril Winfree, au utilizat
abilitatea naturală a moleculelor de ADN de a forma legături între
ele (două lanţuri de ADN se ataşează unul de celălalt, pe baza
complementarităţii, formând o spirala dublucatenară) şi de a se
separa prin desfacerea acestor legături.

Sistemul imaginat de cercetători include două tipuri de ADN
sintetic, amestecate într-o eprubetă: molecule de ADN monocatenar
şi molecule dublucatenare, dar cu o mică porţiune „deschisă”, în
care legăturile sunt desfăcute, bazele azotate fiind astfel
„disponibile” pentru formarea de noi legaturi.

Moleculele monocatenare de ADN plutesc în soluţie până când
întâlnesc o moleculă ADN dublucatenară a cărei porţiune deschisă
prezintă un model (o succesiune de nucleotide) complementar cu
modelul moleculei monocatenare libere.

Pornind de la această porţiune, molecula monocatenară se leagă
de una dintre
moleculele
perechii, dislocând-o pe celalaltă şi luându-I
locul. În urma acestui proces, se formează o nouă moleculă
dublucatenară şi una monocatenară.

Prin proiectarea precisă a secvenţelor de ADN, echipa ar putea
adăuga în amestec molecule reprezentând 1001 în notaţie binară
(echivalent cu 9 în sistemul zecimal) şi ar putea să obţină un
răspuns binar, analizând moleculele de ADN rezultate, odată ce
reacţiile s-au finalizat. În acest caz, răspunsul a fost o rădăcină
pătrată: 11 în sistemul binar (sau 3 în sistemul de numeraţie
zecimal.)

Deoarece porţiunile de ADN pot fi proiectate astfel încât să
aibă anumite secvenţe de nucleotide, echipa ar putut cu uşurinţă să
realizeze un circuit pentru a face adunări sau scăderi, în locul
extragerii rădăcinii pătrate. „Este simplitatea care permite
complexitate”, spune Winfree, specialist în bioinginerie.

Totuşi, spre deosebire de un calculator, acest „abac din
eprubetă” are nevoie de aproape 10 ore pentru a scoate o rădăcină
pătrată.

„Pe lângă utilizarea matematică, acest circuit ar putea ajuta la

descoperirea unor boli
prin identificarea prezenţa unor anumite
molecule din sânge”, susţine Andrew Ellington, specialist în
biotehnologie la Universitatea Texas, SUA.

Surprinzător, proiectul celor de la Caltech „aminteşte de ceea
ce face o celulă în organizarea şi proiectarea viitorului ei”,
spune Adleman, de la Universitatea Southern California din Los
Angeles. Ca un supercomputer organic, celula realizează calcule
similare celor realizate de circuitele din ADN sintetic. Cea mai
importantă aplicare a acestor experimente ar putea consta în
explorarea modului în care biologia transpune biţii ADN-ului în
funcţii ale organismului.

Sursa:
Science News

Urmărește DESCOPERĂ.ro pe
Google News și Google Showcase
Cele mai noi articole
Cine a inventat termenii „UFO” și „extraterestru”? Povestea cuvintelor folosite pentru misterele cerului
Cine a inventat termenii „UFO” și „extraterestru”? Povestea cuvintelor folosite pentru misterele cerului
Cercetătorii au descoperit o nouă cauză a hipertensiunii arteriale și o cale de a o trata
Cercetătorii au descoperit o nouă cauză a hipertensiunii arteriale și o cale de a o trata
De ce au testat oamenii de știință panouri solare colorate? Nu este vorba doar despre aspect!
De ce au testat oamenii de știință panouri solare colorate? Nu este vorba doar despre aspect!
Ce anume îi face pe oameni să nu revină într-un restaurant?
Ce anume îi face pe oameni să nu revină într-un restaurant?
Care este legătura dintre pisici și fericire?
Care este legătura dintre pisici și fericire?
Problemă importantă în sistemele de educație: care este portretul profesorului european?
Problemă importantă în sistemele de educație: care este portretul profesorului european?
Tinerii beau mai puțin, dar cei între 50 și 64 de ani beau tot mai mult
Tinerii beau mai puțin, dar cei între 50 și 64 de ani beau tot mai mult
Misterul din adâncuri: de ce Marea Neagră este unică în lume și cum o monitorizează cercetătorii?
Misterul din adâncuri: de ce Marea Neagră este unică în lume și cum o monitorizează cercetătorii?
Primul anunț al săptămânii Nobel: cine a primit Premiul Nobel pentru Medicină 2026
Primul anunț al săptămânii Nobel: cine a primit Premiul Nobel pentru Medicină 2026
Moștenim traumele strămoșilor? Unde se termină știința și începe pseudoștiința
Moștenim traumele strămoșilor? Unde se termină știința și începe pseudoștiința
Urmele biologice rămase pe avioane. Cum identifică cercetătorii păsările pentru a preveni accidentele
Urmele biologice rămase pe avioane. Cum identifică cercetătorii păsările pentru a preveni accidentele
Trei cercetători de la OpenAI, concediați pentru gestionarea necorespunzătoare a unor „informații sensibile”. Ce ar fi făcut aceștia?
Trei cercetători de la OpenAI, concediați pentru gestionarea necorespunzătoare a unor „informații sensibile”. Ce ...
Chiar dacă AI-ul este profitabil, majoritatea companiilor nu reușesc să-l scaleze
Chiar dacă AI-ul este profitabil, majoritatea companiilor nu reușesc să-l scaleze
O platformă a aprobat primul serial bazat pe celebra franciză „Fast & Furious”. Când va fi difuzat?
O platformă a aprobat primul serial bazat pe celebra franciză „Fast & Furious”. Când va fi difuzat?
Vaccinarea antigripală începe! Cine poate primi vaccinul compensat sau gratuit?
Vaccinarea antigripală începe! Cine poate primi vaccinul compensat sau gratuit?
Cum schimbă Inteligența Artificială joburile din bănci? Această competență este cea mai căutată!
Cum schimbă Inteligența Artificială joburile din bănci? Această competență este cea mai căutată!
Ce sunt micro-călătoriile, tendința către care se îndreaptă vacanțele?
Ce sunt micro-călătoriile, tendința către care se îndreaptă vacanțele?
Chiar și fără fonduri, echipă de biologi a improvizat un laborator și a făcut o descoperire uriașă
Chiar și fără fonduri, echipă de biologi a improvizat un laborator și a făcut o descoperire uriașă