Созданы алгоритмы, использующие перепрограммируемую ДНК

Ученые из Университета Мейнут (Ирландия) и Калифорнийского технологического института на примере продемонстрировали, что возможна концепция перепрограммируемого компьютера на базе ДНК. Статья опубликована в журнале Nature.

ДНК-программирование использовалось и раньше, но, по словам одного из авторов работы Дэвида Доти (David Doty), оно равнялось созданию нового компьютера из нового оборудования для запуска нового программного обеспечения. Поэтому исследователи хотели узнать возможен ли такой ДНК-компьютер, который можно перепрограммировать.

Вначале ученые использовали технологию ДНК-оригами, чтобы уложить длинную последовательность ДНК в определенную форму. Это форма становится основой для алгоритмического ряда. Кроме того, они разработали 355 ДНК-фрагментов (DNA tiles) — строительные блоки для программируемой самосборки, состоящие из нуклеиновых оснований. Основу и фрагменты помещают в один раствор. С течением времени они соединяются и образуют структуру, которая представляет собой финальный результат алгоритмических вычислений.

Используя эту систему, авторы создали 21 алгоритм, каждый из которых выполняет свою уникальную функцию. Среди них есть те, которые способны определять четность числа, сортировать палиндромы, распознавать числа, кратные трем, и считать до 63. Выполняемые функции зависят от выбранных фрагментов.

По мнению сотрудника Университет штата Аризона Петра Сулька (Petr Sulc), который не участвовал в исследовании, разработка перепрограммируемых молекулярных алгоритмов открывает широкие возможности. Он считает, что в будущем эта технология может привести к созданию молекулярных роботов, доставляющих лекарства, или поспособствует разработке нанофотонных материалов.

Ранее американские исследователи добавили к стандартным двум парам азотистых оснований еще две. Получился полимер, содержащий восемь нуклеотидов, названный хатимодзи-ДНК (hachimoji DNA), что в переводе с японского означает «восемь букв». Эту структуру планируют использовать для хранения информации вне клетки и создания наноструктур с заданными свойствами.