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
Albinele au atacat mai mulți oameni într-un oraș din Franța
Albinele au atacat mai mulți oameni într-un oraș din Franța
În urmă cu 528 ani, navigatorul Vasco da Gama deschidea drumul spre Asia
În urmă cu 528 ani, navigatorul Vasco da Gama deschidea drumul spre Asia
Apple a contestat amenda „fără precedent” dată de Comisia Europeană
Apple a contestat amenda „fără precedent” dată de Comisia Europeană
După ce a fost interzis timp de peste 100 de ani, parizienii pot în sfârșit să înoate în Sena
După ce a fost interzis timp de peste 100 de ani, parizienii pot în sfârșit să înoate în Sena
Mobilierul urban istoric revine în Grădina Cișmigiu, unul dintre simbolurile Bucureștiului
Mobilierul urban istoric revine în Grădina Cișmigiu, unul dintre simbolurile Bucureștiului
Tarifele lui Trump vor intra în vigoare de la 1 august, anunță secretarul american al Comerțului
Tarifele lui Trump vor intra în vigoare de la 1 august, anunță secretarul american al Comerțului
Cea mai mare problemă a fizicii ar putea fi rezolvată de „timpul tridimensional”
Cea mai mare problemă a fizicii ar putea fi rezolvată de „timpul tridimensional”
Vacanțe regale, de la Balmoral la Sinaia. Unde își petreceau verile regii și reginele Europei?
Vacanțe regale, de la Balmoral la Sinaia. Unde își petreceau verile regii și reginele Europei?
Un satelit foarte important a dispărut fără urmă de pe orbita Pământului
Un satelit foarte important a dispărut fără urmă de pe orbita Pământului
Premieră absolută în medicina regenerativă: Ce au reușit să facă cercetătorii?
Premieră absolută în medicina regenerativă: Ce au reușit să facă cercetătorii?
DR. MARIA PĂUNEL, despre DIETA PERFECTĂ și REGULA CELOR CINCI ORE: „Hidratarea e cuvântul magic!”
DR. MARIA PĂUNEL, despre DIETA PERFECTĂ și REGULA CELOR CINCI ORE: „Hidratarea e cuvântul magic!”
În mod misterios, Oceanul Antarctic devine mai sărat
În mod misterios, Oceanul Antarctic devine mai sărat
Descoperiri arheologice „excepționale” și „unice pentru România”, anunțate de Muzeul Național de Istorie
Descoperiri arheologice „excepționale” și „unice pentru România”, anunțate de Muzeul Național de Istorie
Descoperirea care ar putea rescrie evoluția. Ce au aflat cercetătorii despre anemonele de mare?
Descoperirea care ar putea rescrie evoluția. Ce au aflat cercetătorii despre anemonele de mare?
Ce au în comun oamenii care susțin că au trăit experiențe extracorporale?
Ce au în comun oamenii care susțin că au trăit experiențe extracorporale?
Progres major în medicină: Terapia genică a redat auzul unor pacienți surzi
Progres major în medicină: Terapia genică a redat auzul unor pacienți surzi
Pentru prima dată, un studiu arată că creierul produce noi neuroni și la bătrânețe
Pentru prima dată, un studiu arată că creierul produce noi neuroni și la bătrânețe
Test de cultură generală. Cine a inventat înghețata?
Test de cultură generală. Cine a inventat înghețata?