Вчені зі Стенфорда створили комп’ютер усередині живої клітини

Комп’ютер всередині клітини було розроблено на початку 19 століття вченим Чарльзом Беббіджем на основі генетичного матеріалу. У сорокових роках 20 століття з’явився перший на той момент досконалий універсальний пристрій, названий ЕНІАК. Він був електронно-обчислювальною машиною, яка працювала на вакуумних лампах. Комп’ютери 21 століття створюються на основі транзисторів (які, власне кажучи, замінили вакуумні лампи) та інших напівпровідникових компонентах, необхідних для вирішення логічних завдань комп’ютера.

Наука чи фантастика

Здавалося б, що ще можна вигадати, окрім як удосконалити вже існуючі РЕК. Але вчені-біоінженери Стенфордського університету створили новий елемент комп’ютерної логіки на основі генетичного матеріалу. Названий біологічним транзистором чи транскриптором. Про це відкриття вчений світ було повідомлено у 2013 році публікацією в журналі «Наука» («Science»).

У науковій статті вченими-дослідниками було описано універсальну систему генетичного транзистора, який поміщений усередину живої клітини. Система, за певних умов, може вмикатися/вимикатися. У дослідженні говориться, що за кілька років подібні транзисторні групи стануть мікроскопічними «живими» комп’ютерами, без плат та радіоелектронних компонентів.

Такі комп’ютери в майбутньому зможуть розв’язувати різні проблеми. Наприклад, визначити наявність токсинів в організмі, підрахувати кількість ракових клітин, визначити їх розподіл, надати детальну інформацію. Як діють ті або інші ліки на організм в цілому і на кожну клітину в окремо. Так, щоб уникнути безконтрольного розподілу онкологічних клітин, такий комп’ютер може бути запрограмованим всередині клітини на її смерть, якщо кількість поділів досягне високого порогу.

Майбутнє «живого» комп’ютера

Вчені сподіваються, що в недалекому майбутньому можна буде помістити мініатюрний комп’ютер в клітину, але все-таки мова не йде про те, що перестане використовуватися кремнієва мікроелектроніка в начинці мобільних телефонів, ноутбуків, планшетів. Але «живі» комп’ютери зможуть працювати в тому середовищі, де кремній використовувати неможливо. Робота команди вчених була успішно продемонстрована на прикладі такої бактерії, як Е.Cоli. В «живих транскрипторах» застосовуються спеціальні ферменти, щоб контролювати потоки рибонуклеїнової кислоти уздовж ДНК, це відбувається так само як і в комп’ютерах кремнієві транзистори керують потоком електронів. Який фермент транскрипторів обрати — є важливим і складним завданням, адже вони повинні працювати в грибках, в клітинах, в бактеріях.

Робота транскрипторів в живій клітині ідентична роботі звичайних кремнієвих транзисторів в комп’ютерах, коли малий струм управляє великим. За допомогою комбінації транскрипторів, вченим вдалося створити оптимальний набір обчислювальної біологічної логіки, еквівалентної комп’ютерній: «І», «І-НЕ», «АБО», що виключає «АБО» і виключає «НЕ-АБО». Такий набір елементів дозволить біологічному комп’ютеру проводити обчислювальні операції усередині живої клітини. Варто зазначити, що при проведенні обчислень в клітинах необхідно мати і якийсь, звісно, теж біологічний «пристрій», де буде зберігатися отримана інформація. Вчені-біоінженери продовжують проводити експерименти, щоб створити оптимальний варіант кодування інформації.

Звичайно, не варто думати, що вже років через п’ять з’явиться біологічний комп’ютер. Хоча, хто ж знає, адже вже існують медично-комп’ютерні розробки, які допомагають людині позбутися від деяких видів інвалідності.

Зрозуміло, що з таких біологічних комп’ютерів не здобудеш плати та інші РЕК, але як приємно усвідомлювати, що ми живемо в епоху таких приголомшливих відкриттів.