Вчені зі Стенфорда створили комп’ютер усередині живої клітини

На початку 19 століття вченим Чарльзом Беббідж була розроблена обчислювальна машина механічного типу, в сорокових роках 20 століття з’явився перший на той момент вчинене універсальний пристрій, назване ЕНІАК, яке було електронно-обчислювальною машиною, яка працювала на вакуумних лампах. Комп’ютери 21 століття створюються на основі транзисторів (які, власне кажучи, і замінили вакуумні лампи) та інших напівпровідникових компонентах, необхідних для вирішення логічних завдань комп’ютера.

Наука або фантастика

Здавалося б, що ще можна придумати, окрім як удосконалити вже чинні РЕК, але вчені-біоінженери Стенфордського університету створили абсолютно новий елемент комп’ютерної логіки на основі генетичного матеріалу, названий біологічним транзистором або транскриптор. Про це відкриття вчений світ був сповіщений ще у 2013 році публікацією в журналі «Наука» («Science»).

У науковій статті вченими-дослідниками була описана універсальна система генетичного транзистора, який поміщений всередину живої клітини. Система, за певних умов, може включатися / відключатися. У дослідженні говориться, що через кілька років подібні транзисторні групи стануть мікроскопічними «живими» комп’ютерами, без плат і 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 про те, як діє 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 клітку, 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 управляють потоком електронів. Який фермент транскриптор обрати — є важливим і складним завданням, адже вони повинні працювати в грибках, в клітинах, в бактеріях.

Робота транскриптор в живій клітині ідентична роботі звичайних кремнієвих транзисторів в комп’ютерах, коли малий струм управляє великим. За допомогою комбінації транскриптор, вченим вдалося створити оптимальний набір обчислювальної біологічної логіки, еквівалентної комп’ютерної: «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 якесь, природно, теж біологічне «пристрій», де буде зберігатися отримана інформація. Вчені-біоінженери продовжують проводити експерименти, щоб створити найбільш 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.