Una calculadora molecular

ADN resuelve la raiz cuadrada,es la mayor computadora molecular del momento

El ADN contiene el código para todos los seres vivos – y ahora se pueden resolver los problemas de raíz cuadrada también. Los investigadores han construido el sistema más grande y sofisticado pero que lleva a cabo cálculos a partir de ADN.

El diseño de la “computadora de ADN más reciente – que utiliza moléculas de ADN en lugar de los chips de silicio para realizar cálculos – se ve como un avance significativo para el campo de la computación molecular. Se muestra cómo los circuitos bioquímicos pueden ser construidas a escalas cada vez más grandes y complejas, con lo que la perspectiva de largo promociona posibles aplicaciones como la detección de la enfermedad de un paso más cerca.

Consta de 130 cadenas de ADN, que es cinco veces más potente que los anteriores ordenadores moleculares. Al igual que una computadora convencional, que utiliza puertas lógicas, que procesan las señales de entrada con reglas simples. Sin embargo, estas puertas están hechas de moléculas de ADN diseñados cuidadosamente, no silicio. Las señales de entrada y salida también se hacen a partir del ADN, en lugar de impulsos eléctricos. El diseño se publica hoy en la ciencia una .

Aunque los investigadores han estado haciendo los ordenadores moleculares desde mediados de la década de 1990, este es el primero en ser diseñado con las normas y principios básicos que permitirán más grande y circuitos más complejos que se construirán en el futuro. Los sistemas anteriores fueron todas las construcciones de una sola vez.

“¿Qué hay de nuevo es que tenemos una forma sistemática de la construcción de circuitos bioquímicos que trabaja, en la práctica, para construir grandes circuitos”, dice Erik Winfree, un científico de la computación en el Instituto de Tecnología de California (Caltech) en Pasadena, que llevó a cabo el trabajo con su colega Qian Lulu. “No sabemos exactamente cómo va a pagar, pero hay grupos que participan activamente en tratar de tomar nuestros circuitos e incrustarlos en ambientes químicos.”

Leonard Adleman de la Universidad del Sur de California en Los Ángeles, a quien se atribuye la invención de la informática molecular en 1994, dice que el resultado es “un paso importante” en un viaje que está viendo el abismo “entre la química del laboratorio y la química de vida “que se cruce. “Estoy seguro de que la investigación en este campo tendrá vastas ramificaciones”, dice. “Pero, ¿qué forma estas se queda por ver.”

Raíces para el futuro

Los investigadores diseñaron su circuito para encontrar la raíz cuadrada de números hasta 15 y la vuelta de la respuesta al número entero más próximo. Para calcular la raíz cuadrada, cuatro hebras de ADN que fueron creadas cada una codificada uno de los cuatro dígitos de la versión binaria del número. Estas líneas de entrada, se sumaron a un tubo de ensayo de agua salada que contiene el sistema de puertas lógicas de ADN, que trabajan juntos en una cascada de químicos para comunicarse respuesta del sistema con colores fluorescentes. Un conjunto de cuatro colores fluorescentes se utilizan para comunicar el número binario de dos dígitos que fue la respuesta. Para cada dígito de la respuesta, un color sería una señal de “1”, mientras que un color diferente sería una señal de “0”.

La raíz cuadrada fue elegido simplemente para demostrar la técnica, dice Winfree. “Si usted puede conseguir la química para hacer algo tan absolutamente exóticas como calcular la raíz cuadrada de un número binario de cuatro dígitos, entonces usted probablemente puede conseguir que haga un montón de otras cosas”, dice.

Andrew Ellington, un bioquímico de la Universidad de Texas en Austin, que ya está haciendo el diseño. Él está buscando la forma en que, con base en el trabajo del equipo de Caltech, un circuito bioquímicos podrían desarrollarse para diagnosticar la malaria – que podría dar lugar al desarrollo de un dispositivo que podría ser desplegada de forma rápida y barata en el campo. Puede calcular sus respuestas usando productos químicos que se encuentran en la sangre. “Podemos mirar el camino Qian y Winfree utilizados y el diseño de eso”, dice.

equipo de Ehud Shapiro en el Instituto Weizmann de Ciencia en Rehovot, Israel, que desarrolló una computadora molecular en el 2004 que era teóricamente capaz de diagnosticar el cáncer, también elogió la obra, que describe el sistema de computación molecular como “increíblemente complejo” en comparación con los sistemas existentes.

Sin embargo, otros señalaron las limitaciones del sistema, tales como su velocidad de ejecución (puede tardar hasta 10 horas para calcular una raíz cuadrada) y la dificultad de alcanzar el éxito en el complejo entorno de los organismos vivos. “El mayor reto será lograr que este tipo de construcción para trabajar dentro de las células vivas”, dijo Martyn Amos, un experto en computación de ADN con sede en Manchester Metropolitan University, Reino Unido.

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