Durante eones, el ácido desoxirribonucleico (ADN) ha servido como una especie de manual de instrucciones para la vida, proporcionando no sólo plantillas para una amplia gama de estructuras químicas, sino también un medio para gestionar su producción.
En los últimos años, los ingenieros han explorado un papel sutilmente nuevo para las capacidades únicas de la molécula, como la base para una computadora biológica. Sin embargo, a pesar del fallecimiento de 30 años Desde el primer prototipo, la mayoría de las computadoras de ADN han tenido dificultades para procesar más que unos pocos algoritmos personalizados.
Un equipo de investigadores de China ha creado un circuito integrado de ADN (DIC) que tiene un propósito mucho más general. Las puertas de su computadora líquida pueden formar la asombrosa cifra de 100 mil millones de circuitos, lo que demuestra su versatilidad, ya que cada uno es capaz de ejecutar su propio programa.
La computación del ADN tiene el potencial de crear máquinas que ofrezcan avances significativos en velocidades y capacidadesy – como con computación cuántica – Hay varios enfoques que se pueden adoptar. En este caso, los científicos querían construir algo que fuera más adaptable que los esfuerzos anteriores, con una gama más amplia de usos potenciales.
“La programabilidad y la escalabilidad constituyen dos factores críticos para lograr la informática de propósito general”, afirman los investigadores. escribir en su artículo publicado.
“La programabilidad permite la especificación del dispositivo para realizar varios algoritmos, mientras que la escalabilidad permite manejar una cantidad creciente de trabajo mediante la adición de recursos al sistema”.
Para lograrlo, el equipo se centró en lo que denominaron programables basados en ADN. matrices de puertaso DPGA: segmentos cortos de ADN unidos para crear estructuras más grandes, que luego podrían integrarse en circuitos integrados de varias combinaciones.
Estos DPGA se fabricaron mezclando hebras de ADN con líquido tampón en tubos de ensayo, basándose en reacciones químicas para realizar las uniones y las combinaciones necesarias para construir los DIC que buscaban los investigadores.
También se requirió algún modelado detallado para descubrir cómo gestionar las señales de entrada y salida, y ejecutar funciones lógicas, como una computadora estándar. Los circuitos más grandes, demasiado grandes para un solo DPGA, se dividieron en componentes para su construcción.
A lo largo de sus experimentos, los científicos pudieron crear circuitos para resolver ecuaciones cuadráticas y raíces cuadradas, por ejemplo. Más adelante, estos sistemas podrían adaptarse para fines como el diagnóstico de enfermedades, afirman los investigadores.
Es más, los sistemas experimentales mostraron poco en cuanto a atenuación de señal, o la pérdida gradual de la intensidad de una señal a medida que viaja. Esa es otra parte clave para poder construir computadoras de ADN que puedan escalar y adaptarse.
Todavía estamos muy lejos de aprovechar todo el potencial de la computación del ADN, pero en los últimos años los científicos han logrado pasos significativos hacia adelante en modificar esta forma biológica de almacenamiento para utilizarla en tareas informáticas convencionales.
“La capacidad de integrar redes DPGA a gran escala sin atenuación aparente de la señal marca un paso clave hacia la computación de ADN de propósito general”, escribir los investigadores.
La investigación ha sido publicada en Naturaleza.