La radice quadrata? La calcola un computer a dna
Quale numero moltiplicato per sé stesso dà 15? Ora può rispodnere una provetta contenente stringhe di codice genetico. Basta solo avere pazienza, ci vogliono 8 ore
03 giugno 2011 di Nicoletta ConteIl dna
Posizione 1 - Il genoma misterioso
Al Caltech c’è chi si diverte a calcolare le radici quadrate con il dna. Certo, ci sono volute 8 ore e, in alcuni momenti, i ricercatori hanno dovuto barare un po’, intervenendo manualmente. Ma quello che hanno realizzato è comunque, ad oggi, il più grande e sofisticato computer che usa le molecole del codice genetico per far di conto. Motivo per cui le radici quadrate dell’istituto di tecnologia californiano – dei numeri fino al 15 - si sono meritate la loro bella pagina su Science.
Ciò che Lulu Qian e Erik Winfree (bioingegneri e informatici) hanno realizzato è un sistema biologico in grado di risolvere delle funzioni matematiche. Come nei normali computer, sono state create delle porte logiche (cioè dei circuiti digitali) che processano i segnali in entrata secondo semplici regole e producono, in uscita, dei segnali on-off. Al posto dei transistor su silicio però, i due hanno usato delle molecole di dna sintetiche, realizzate apposta per lo scopo.
Per le porte del dispositivo - 5 volte più potente dei precedenti computer molecolari – i ricercatori hanno usato 74 stringhe diverse di dna. Ecco come hanno proceduto, per esempio, con il numero 15. Nel linguaggio binario, 15 si scrive 1111; per calcolarne la radice quadrata (e arrotondare il risultato al più vicino numero intero), hanno prima creato 4 stringhe di dna, ognuna delle quali codificava per una delle 4 cifre. Queste stringhe input sono state quindi aggiunte a una provetta contenente il sistema di porte logiche a dna immerse in una soluzione salina. L’idea era di sfruttare la cascata di reazioni biochimiche che avvengono normalmente tra pezzettini di codice genetico, che tendono ad appaiarsi: a seconda di quali reazioni si fanno avvenire, alla fine si ottiene una molecola che codifica per il risultato della radice quadrata. Mentre i calcoli procedevano, nella provetta si sono create 130 diverse doppie stringhe (i legami e le rotture che via via si succedevano rappresentavano i segnali output alle diverse porte logiche).
Alla fine, è stata data la combinazione vincente. Per leggere la soluzione (sempre nel linguaggio binario), Qian e Winfree hanno usato 4 coloranti fluorescenti che si sono legati alle molecole di dna risultanti: a uno dei 4 colori era stato assegnato il valore “ 1”, a tutti gli altri “ 0”.
È dalla metà degli anni ’90 che gli scienziati costruiscono computer molecolari, ma questo, come fa notare Nature in un commento, è il primo che va oltre delle semplici funzioni e lascia intravedere le applicazioni future della nuova tecnologia.
“ I dispositivi basati sul silicio sono ormai incorporati in una enorme varietà di oggetti, e sono utili per la comunicazione e per migliorarne le funzioni e il controllo. Uno sviluppo analogo dei computer su scala molecolare potrebbe portare vantaggi simili. Per esempio, incorporando questi sistemi in materiali biologici, come il siero e le cellule”, ha commentato John H. Reif del Department of Computer Science della Duke University, su Science.
via daily.wired.it
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