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
Mister cosmic vechi de 40 de ani, elucidat. De ce Uranus emite mai multă căldură decât primește de la Soare?
Mister cosmic vechi de 40 de ani, elucidat. De ce Uranus emite mai multă căldură decât primește de la Soare?
Ce legendă ascundea o tăbliță sumeriană de 4.400 de ani?
Ce legendă ascundea o tăbliță sumeriană de 4.400 de ani?
Un studiu sugerează că viața ar putea exista pe unul dintre sateliții lui Saturn
Un studiu sugerează că viața ar putea exista pe unul dintre sateliții lui Saturn
Mitul antic al lui Nibiru. Au descoperit babilonienii un obiect ceresc misterios în Sistemul Solar?
Mitul antic al lui Nibiru. Au descoperit babilonienii un obiect ceresc misterios în Sistemul Solar?
Mamiferele au evoluat în furnicari de 12 ori de când au dispărut dinozaurii
Mamiferele au evoluat în furnicari de 12 ori de când au dispărut dinozaurii
Regina Sobekneferu, prima femeie recunoscută oficial ca faraon. A condus un Egipt în declin
Regina Sobekneferu, prima femeie recunoscută oficial ca faraon. A condus un Egipt în declin
Arta mistică a cântatului din gât
Arta mistică a cântatului din gât
Zona 51: ce se ascunde în spatele celei mai secrete baze militare americane? Secrete militare, Roswell, tehnologie stealth
Zona 51: ce se ascunde în spatele celei mai secrete baze militare americane? Secrete militare, Roswell, tehnologie stealth
De ce dormim diferit în funcție de vârstă?
De ce dormim diferit în funcție de vârstă?
Strategia foarte simplă prin care putem ușura stresul financiar
Strategia foarte simplă prin care putem ușura stresul financiar
Test de cultură generală. Ce este aurul nebunilor?
Test de cultură generală. Ce este aurul nebunilor?
O structură cu diametrul de 200 de ani-lumină, găsită într-o zonă mai puțin explorată a Căii Lactee
O structură cu diametrul de 200 de ani-lumină, găsită într-o zonă mai puțin explorată a Căii Lactee
Primarul unui oraș turistic de pe coasta mediteraneeană vrea să interzică pantalonii scurți pe plajă
Primarul unui oraș turistic de pe coasta mediteraneeană vrea să interzică pantalonii scurți pe plajă
În urmă cu 108 ani avea loc cea mai mare bătălie de pe Frontul românesc din Primul Război Mondial: „Mărăşeşti fu mormântul iluziilor germane”
În urmă cu 108 ani avea loc cea mai mare bătălie de pe Frontul românesc din Primul Război Mondial: „Mărăşeşti ...
Un medicament obișnuit ar putea dubla eficacitatea chimioterapiei
Un medicament obișnuit ar putea dubla eficacitatea chimioterapiei
Ipoteza unui infarct în cazul lui Felix Baumgartner, exclusă după autopsie
Ipoteza unui infarct în cazul lui Felix Baumgartner, exclusă după autopsie
Ce s-a întâmplat în Parcul Național Yellowstone după reintroducerea lupilor?
Ce s-a întâmplat în Parcul Național Yellowstone după reintroducerea lupilor?
Unele plante din pădurea amazoniană nu mai absorb carbon. Cercetătorii, îngrijorați
Unele plante din pădurea amazoniană nu mai absorb carbon. Cercetătorii, îngrijorați