Digital Evolution: Dna Kan Bringe Computere Til Livet

{h1}

Levende celler kan laves til mini-computere, takket være genetiske enheder kaldet transkriptorer.

Transistoren revolutionerede elektronik og computing. Nu har forskere lavet en biologisk transistor fra DNA, der kunne bruges til at skabe levende computere.

En transistor er en enhed, der styrer strømmen af ​​elektroner i et elektrisk kredsløb, som fungerer som en on-off switch. Tilsvarende styrer den biologiske transistor - betegnet en transskriptor - strømmen af ​​et enzym, når det bevæger sig langs en streng af DNA (deoxyribonukleinsyre). Disse cellulære byggesten kan bruges til at gøre alt fra at overvåge deres omgivelser for at slå processerne til og fra i cellerne. Resultaterne blev rapporteret i dag (28. marts) i tidsskriftet Science.

"Transskriptorer er nøglekomponenten bag forstærkende genetisk logik," siger forfatteren Jerome Bonnet, bioteknolog ved Stanford University, i en redegørelse. Disse enheder repræsenterer i sig selv ikke en computer, men de tillader logiske operationer, f.eks. "Hvis dette-så det" kommandoer, en af ​​tre grundlæggende funktioner i computere (de to andre lagrer og sender information).

For at gøre transkriptorerne tog forskerne en gruppe naturlige proteiner, arbejdsheste af celler og brugte dem til at kontrollere, hvordan enzymet kendt som RNA-polymerase zippede langs et DNA-molekyle. Holdet brugte disse transkriptorer til at oprette de matematiske operatører, der udfører beregninger ved hjælp af boolsk logik.

1s og 0s

Boolsk logik, der er opkaldt til 1800-tallets matematiker George Boole, refererer til en gren af ​​matematik, hvori variabler kan have en sand eller falsk værdi (a 1 eller a 0). I et boolsk kredsløb er de logiske porte som trafikledere og beslutter, hvilke af disse værdier der bliver overført. [Album: Verdens smukkeste ligninger]

For eksempel indtaster "AND" -porten to værdier som input, og kun output 1 (en sand værdi), hvis begge indgange er 1. En "OR" -grænse udsender derimod en 1, hvis en af ​​dens indgange er 1. At kombinere disse enkle porte på forskellige måder giver anledning til selv de mest komplekse former for databehandling.

Forskerne skabte biologiske versioner af disse logiske porte ved omhyggeligt at kalibrere strømmen af ​​enzymer langs DNA'et (ligesom elektroner inde i en wire). De valgte enzymer, der kunne fungere i bakterier, svampe, planter og dyr, således at biologiske computere kunne laves med en lang række organismer, sagde Bonnet.

Levende Computere

Som transistoren er en hovedfunktion af transskriptoren at forstærke signaler. Ligesom transistorradioer forstærker svage radiobølger til lyd, kan transcriptorer forstærke en meget lille ændring i produktionen af ​​et enzym til at producere store ændringer i produktionen af ​​andre proteiner. Amplifikation gør det muligt at transportere signaler over store afstande, såsom mellem en gruppe af celler.

Den nye teknologi giver nogle elektriske muligheder: Det kan f.eks. Opfattes, når en celle har været udsat for sukker eller koffein, og lagrer den information som en værdi i computerens hukommelse. Eller fortæller celler at starte eller stoppe opdeling afhængigt af stimuli i deres omgivelser.

Forskerne har gjort deres biologiske logiske porte tilgængelige for offentligheden for at opfordre folk til at bruge og forbedre dem.

Følge efter Tanya Lewis Twitter og Google+. Følg os @wordssidekick, Facebook & Google+. Originalartikel på WordsSideKick.com.


Video Supplement: Human Evolution: Crash Course Big History #6.




DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com