Computadora de ADN
Una computadora de ADN es un sistema informático que utiliza las capacidades computacionales de las moléculas de ADN .
Historia
En 1994, Leonard Adleman , profesor de la Universidad del Sur de California , demostró que el clásico " problema del viajante de comercio" combinatorio (la ruta más corta para atravesar los vértices de un gráfico) podía resolverse de manera bastante eficiente con un tubo de ensayo de ADN . [1] Las arquitecturas informáticas clásicas requieren mucho cálculo, probando cada opción.
El método de ADN le permite generar inmediatamente todas las soluciones posibles utilizando reacciones bioquímicas conocidas. Entonces es posible filtrar rápidamente exactamente el hilo de la molécula en el que está codificada la respuesta deseada .
Problemas derivados de esto:
- Requiere una serie extremadamente laboriosa de reacciones llevadas a cabo bajo estrecha supervisión.
- Hay un problema de escalado de tareas.
La biocomputadora de Adleman estaba buscando la ruta de derivación óptima para 7 vértices del gráfico. Pero cuantos más vértices de gráficos, más material de ADN se requiere para la biocomputadora.
Se ha calculado que escalando la técnica de Adleman para resolver el problema de pasar por alto no 7 puntos, sino alrededor de 200, la masa de la cantidad de ADN necesaria para representar todas las soluciones posibles superará la masa de nuestro planeta.
En 2002, investigadores del Instituto Weizmann de Ciencias en Rehovot , Israel , introdujeron una computadora molecular programable compuesta de enzimas y moléculas de ADN. [2] El 28 de abril de 2004, Ehud Shapiro, Yaakov Benenson, Binyamin Gil, Uri Ben-Dor y Rivka Adar del Instituto Weizmann de Ciencias informaron en la revista Nature que habían creado una computadora de ADN con una entrada/salida de datos módulo. [3]
En enero de 2013, los investigadores pudieron codificar con ADN varias fotografías JPEG , un conjunto de sonetos de Shakespeare y un archivo de sonido . [cuatro]
En marzo de 2013, los investigadores crearon un transcriptor (transistor biológico). [5]
En 2019, un grupo de biólogos moleculares dirigido por Chunlei Guo de la Universidad de Rochester creó un sistema informático basado en ADN capaz de extraer raíces cuadradas de números de 10 bits. [6]
Cómo funciona
Las hebras de ADN contienen cuatro bases nitrogenadas : citosina , guanina , adenina , timina . Su secuencia codifica información. Con la ayuda de las enzimas , esta información se puede cambiar: las polimerasas completan las cadenas de ADN y las nucleasas las cortan y acortan. Algunas enzimas pueden cortar y unir hebras de ADN en los lugares indicados por otras enzimas: ligasas . Por lo tanto, las computadoras de ADN pueden almacenar y procesar información. Además, las reacciones químicas en diferentes partes de las moléculas tienen lugar de forma independiente, en paralelo, lo que garantiza una alta velocidad de cálculo. [7]
Bioautómata finito Benenson-Shapiro
El Bioautómata Estatal Benenson-Shapiro es una tecnología informática multipropósito de ADN que está siendo desarrollada por el profesor israelí Ehud Shapiro .y Yaakov Benenson del Instituto Weizmann.
Se basa en las propiedades ya conocidas de biomoléculas como el ADN y las enzimas . El funcionamiento de una computadora de ADN es similar al de un dispositivo teórico conocido en matemáticas como " máquina de estado " o máquina de Turing .
Véase también
Notas
- ↑ Adleman, LM Cálculo molecular de soluciones a problemas combinatorios // Ciencia: revista. - 1994. - vol. 266 , núm. 5187 . - P. 1021-1024 . -doi : 10.1126 / ciencia.7973651 . - . — PMID 7973651 . — El primer artículo sobre computación de ADN. Describe una solución para el problema del camino hamiltoniano dirigido . También disponible aquí: Copia archivada . Consultado el 21 de noviembre de 2005. Archivado desde el original el 6 de febrero de 2005.
- ↑ Lovgren, Stefan Computadora hecha de ADN y enzimas . National Geographic (24 de febrero de 2003). Consultado el 26 de noviembre de 2009. Archivado desde el original el 6 de septiembre de 2015.
- ↑ Benenson, Y.; Gil, B.; Ben-Dor, U.; Adar, R.; Shapiro, E. Una computadora molecular autónoma para el control lógico de la expresión génica (inglés) // Nature: revista. - 2004. - vol. 429 , núm. 6990 . - P. 423-429 . -doi : 10.1038/ naturaleza02551 . — . — PMID 15116117 . . También disponible aquí: Una computadora molecular autónoma para el control lógico de la expresión génica
- ↑ ADN almacena poemas, una foto y un discurso | noticias de ciencia . Consultado el 20 de diciembre de 2018. Archivado desde el original el 27 de julio de 2013.
- ↑ Bonnet, Jerónimo; Yin, Pedro; Ortiz, Mónica E.; Subsoontorn, Pakpoom; Andy, Drew. Amplificación de puertas lógicas genéticas // Ciencia . - 2013. - Vol. 340 . - Pág. 599-603 . -doi : 10.1126 / ciencia.1232758 . - .
- ↑ El ADN extrae la raíz de 900 . Consultado el 22 de enero de 2020. Archivado desde el original el 25 de enero de 2020.
- ↑ La lógica del ADN como base de una biocomputadora . Consultado el 9 de septiembre de 2015. Archivado desde el original el 21 de septiembre de 2015.
Enlaces
- cálculos de ADN. IPM ellos. MV Keldysh RAS Archivado el 13 de julio de 2007 en Wayback Machine .
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