Создано логическо-запоминающее устройство на основе кишечной палочки. Другими словами — первый, пусть и очень простой компьютер, использующий функцию памяти и вычислительные мощности живой клетки.

Инженеры из Массачусетского технологического института (MIT) сконструировали молекулярно-генетические контуры, позволяющие не только производить логические операции внутри бактерий, но также запоминать их результаты, которые записываются в клеточные ДНК и передаются следующим поколениям организмов. Эту технологию, описанию которой посвящена статья в Nature Biotechnology, можно использовать для создания клеточных биосенсоров c функцией памяти, аналого-цифровых биоинтерфейсов, а также для программирования стволовых клеток с целью получения клеток нужного (дифференцированного) типа.

Живая клетка — миниатюрный молекулярный компьютер, созданный самой природой, способный как передавать информацию следующим поколениям себе подобных, так и производить логические операции в процессе такой передачи, а также адаптироваться к окружающей среде, обрабатывая сигналы, поступающие в него извне. Методы генной инженерии позволяют манипулировать этими процессами — создавать, например, новые организмы с заданными свойствами или использовать ДНК в качестве устройств памяти, записывая в них небиологическую информацию, притом носителями таковой могут быть как живые клетки, так и массивы искусственно синтезированных ДНК, кодирующих биты по тому или иному алгоритму (о том и о другом подходе рассказывала «Газета.Ru» — см. врезы).

Вычислительный потенциал ДНК также активно изучается: исследуются технологии, позволяющие выполнять базовые логические операции с помощью синтетической ДНК «в пробирке». Следующим шагом должно стать создание полноценного ДНК-компьютера, объединяющего функции молекулярного процессора и ДНК-памяти, и разработка МИТ впервые реализует такой компьютер, притом не «в пробирке», а внутри живого одноклеточного организма, не теряющего способность размножаться.

Зачем нужны такие технологии?

«Главной целью синтетической биологии является создание клеточных устройств, способных обрабатывать входные сигналы, принимать решение и срабатывать»,

— так, предельно лаконично, определяют стратегическую задачу программирования живой материи авторы статьи.

Собственно, в живых системах стратегия, направленная на удержание, изменение и передачу информации, уже реализована в ходе естественной эволюции. В искусственных программированные клетки, помимо естественной активности, параллельно обрабатывают информацию по алгоритмам, заданным извне. Для этого используются гены, искусственно внедренные в ДНК, и различные молекулярные факторы, включающие и выключающие эти гены по известной схеме.