DNA ميتواند به عنوان نرم افزار مورد استفاده قرار گيرد
منبع: Nature
محققين موفق شده اند قابليتهاي تحليلگرانه ملكول ها را در مسير دلخواه به كار گيرند. "ايهود شاپيرو" و همكاران از موسسه وايزمن با استفاده از DNA به عنوان نرم افزار و آنزيم به عنوان سخت افزار, برخي مسائل رياضي را حل كردند.
پيش از اين رايانه هايي كه از DNA به عنوان ابزار ورودي و خروجي استفاده ميكنند ساخته شده بود, ولي استفاده از آنها نياز به نظارت انساني داشت. با اين روش جديد, تنها مخلوطي از ملكول هاي مطلوب كفايت ميكند.
براي اينكه بتوان گفت ملكول هاي بيوشيميايي عملا به عنوان تحليلگر به كار گرفته ميشوند هنوز خيلي زود است. مخترعين اين سيستم پيش بيني ميكنند اين روش در آزمايشگاههاي تعيين توالي DNA, يا حتي در كنترل ساخت داروها به كار رود.
"مارتين آموس" از دانشگاه ليورپول اين را يك كشف جالب توجه ميداند. با وجودي كه او كارايي "رايانه هاي ملكولي" را در حل مسائل مهم و پيچيده امروزي مورد ترديد قرار ميدهد, كاربردهاي احتمالي آنرا در حل مشكلات زيست شناختي مفيد ميداند: "استفاده از DNA به عنوان تحليلگر رياضي جايگاه خاص خود را دارد. من اين پديده را رقيب دستگاههاي الكترونيكي مشابه نميدانم. اين ابزار بيشتر مناسب حل مشكلات زيست شناختي نظير حسگرهاي درون بدن موجودات زنده, يا كنترل مسير دارو در بدن است. توليد يك دستاورد داراي ارزش تجاري از اين پديده, ممكن است 10 سال به طول بينجامد."
به هر حال, "شاپيرو" پديده رايانه ملكولي را به عنوان يك اختراع به ثبت رسانده است. او ميگويد "اگر به مكانيسم داخل سلول دقت كنيد, با الهام از آن ميتوانيد يك رايانه طراحي كنيد. ما احتياجي به نوشتن برنامه و دستور العمل نداريم, تنها كافي است برنامه هاي از پيش آماده را به ترتيب دلخواه كنار هم بگذاريم."
ورودي رايانه ملكولي يك رشته DNA است. توالي بازهاي آن مانند رشته اي از اعداد دودويي (صفر و يك) عمل ميكند. ماشين وجود توالي خاصي (مثلا وجود تعدادي زوج از عدد 1) را كنترل ميكند.
سخت افزار اين رايانه دو آنزيم است كه يكي (آنزيم برش دهنده) DNA را در محل يك توالي معين (موسوم به "مكان برشي") برش ميدهد, و آنزيم دوم (آنزيم پيوند دهنده) قطعات بريده شده را به هم ميچسباند. آنزيم برش دهنده برشهايي را ايجاد ميكند كه فاقد بخشي از توالي مكان برشي است. در نتيجه بسته به توالي بازها در اطراف مكانهاي برشي, توالي هاي متنوعي از DNA به وجود مي آيد.
به عنوان مسئله, گروه تحقيقاتي DNAهايي را (موسوم به DNA برنامه) طراحي كردند كه تنها قابليت اتصال به بخشي از DNAهاي برش خورده (موسوم به DNA ورودي) را دارد. هر DNA برنامه حاوي يك توالي قابل شناسايي به وسيله آنزيم و نيز يك توالي ديگر است كه مكان برشي بعدي روي DNA ورودي را تعيين ميكند.
آنزيم ها در طول رشته DNA حركت ميكنند تا به انتهاي آن برسند (مانند خواندن يك برنامه ذخيره شده روي نوار) در انتها, آنزيم پيوند دهنده به DNA خروجي متصل شده, و واكنش زنجيره اي را متوقف ميكند. نوع DNA خروجي, پاسخ مسئله را تعيين ميكند.
"اريك بائوم" از موسسه تحقيقاتي NEC ميگويد: "اين سيستم بهتر از هرچه من تا كنون ديده ام كار ميكند." با وجودي كه "بائوم" درباره كارامد بودن اين سيستم ترديد دارد, آنرا "يك گام به جلو" ميداند.