Digitale Evolution: DNA kann Computer zum Leben zu erwecken

Der Transistor revolutionierte Elektronik und Datenverarbeitung. Jetzt haben Forscher einen biologischen Transistor aus DNA, die verwendet werden könnte, um lebende Computer zu erstellen.

Ein Transistor ist ein Gerät, das den Fluss von Elektronen in einem elektrischen Schaltkreis steuert fungiert als ein ein-/ Ausschalter. In ähnlicher Weise die biologischen Transistor – bezeichnet eine Transcriptor – steuert den Fluss eines Enzyms auf einem Strang der DNA (Desoxyribonukleinsäure). Diese zelluläre Bausteine könnte verwendet werden, um etwas zu tun, von der Überwachung ihrer Umgebung zu drehen Prozesse ein- und Ausschalten in den Zellen. Die Ergebnisse wurden heute (28. März) in der Fachzeitschrift Science.

"Transcriptors sind die Schlüsselkomponente hinter Verstärkung genetic Logic" sagte Hauptautor Jerome Bonnet, ein Lichteffekt an der Stanford University, in einer Erklärung. Diese Geräte repräsentieren nicht auf eigene Faust, einen Computer, aber sie erlauben für logische Operationen, wie z. B. "Wenn dieser dann," befiehlt, eine der drei grundlegenden Funktionen von Computern (die anderen beiden Speicherung und Übermittlung von Informationen).

Um die Transcriptors zu machen, nahm eine Gruppe von natürlichen Proteinen, die Arbeitspferde der Zellen, die Forscher und nutzte sie, um zu kontrollieren, wie das Enzym RNA-Polymerase genannt entlang eines DNA-Moleküls mit Reißverschluss. Das Team nutzte diese Transcriptors die mathematischen Operatoren zu erstellen, die Berechnungen mittels boolescher Logik.

1 s und 0 s

Boolescher Logik, benannt nach dem 19. Jahrhundert Mathematiker George Boole, bezieht sich auf einen Zweig der Mathematik in der Variablen einen Wert true oder falschen (eine 1 oder eine 0) haben können. In einer booleschen Schaltung ähneln den Logik-Gatter Verkehr Dirigenten, entscheiden, welche dieser Werte übertragen wird. [Album: die weltweit schönsten Gleichungen]

Beispielsweise das "Und" Tor erfordert zwei Werte als Eingabe und gibt nur 1 (Wert true), wenn beide Eingänge 1 sind. Ein "Oder" Gatter gibt hingegen eine 1, wenn entweder seiner Eingänge ist 1. Diese einfache Tore unterschiedlich kombiniert ergibt sich selbst die komplexesten Formen des Rechnens.

Die Wissenschaftler biologische Versionen dieser Logik-Gatter durch sorgfältig Kalibrierung den Fluss der Enzyme entlang der DNA (wie Elektronen in einem Draht) erstellt. Sie sagte Enzyme, die in Bakterien, Pilzen, Pflanzen und Tiere, funktionieren könnten, dass biologische Computer mit einer Vielzahl von Organismen gemacht werden könnten, Motorhaube.

Lebende Computer

Der Transistor ist eine Hauptfunktion der Transcriptor, Signale zu verstärken. Genauso wie Transistorradios schwache Radiowellen in hörbaren Schall verstärken, kann Transcriptors eine sehr kleine Änderung in der Produktion eines Enzyms zu großen Veränderungen in der Produktion anderer Proteine produzieren verstärken. Verstärkung kann Signale über große Entfernungen, wie z. B. zwischen einer Gruppe von Zellen durchgeführt werden.

Die neue Technologie bietet einige elektrische Möglichkeiten: Sensorik, wenn eine Zelle zu Zucker oder Koffein, z. B. ausgesetzt war und speichern diese Informationen wie ein Wert im Speicher des Computers. Oder Zellen zu starten oder beenden, die Aufteilung je nach Reize in ihrer Umgebung zu erzählen.

Die Forscher haben ihre biologische Logikgatter Öffentlichkeit zugänglich gemacht die Menschen zu ermutigen, zu verwenden und zu verbessern.

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