Транскриптор

Транскриптор устройство , — это транзистороподобное состоящее из ДНК и РНК, а не из полупроводникового материала, такого как кремний . До своего изобретения в 2013 году транскриптор считался важным компонентом создания биологических компьютеров . ^[1]

Фон

Для функционирования современному компьютеру необходимы три различные возможности: он должен иметь возможность хранить информацию , передавать информацию между компонентами и обладать базовой системой логики . ^[2] До марта 2013 года ученые успешно продемонстрировали способность хранить и передавать данные с использованием биологических компонентов, состоящих из белков и ДНК . ^[2] простые двухполюсные логические элементы , но они требовали нескольких уровней входов и, следовательно, были непрактичны из-за трудностей масштабирования. Были продемонстрированы ^[3]

Изобретение и описание

28 марта 2013 года группа биоинженеров из Стэнфордского университета во главе с Дрю Энди объявила, что они создали биологический эквивалент транзистора, который они назвали «транскриптором». То есть создали трехполюсное устройство с логической системой, способной управлять другими компонентами. ^[2]^[3] Транскриптор регулирует поток РНК-полимеразы по цепи ДНК, используя специальные комбинации ферментов для контроля движения. ^[1] По словам участника проекта Жерома Бонне: «Выбор ферментов важен. Мы тщательно отобрали ферменты, которые функционируют в бактериях, грибах, растениях и животных, так что биокомпьютеры могут быть созданы внутри самых разных организмов». ^[1]

Транскрипторы могут реплицировать традиционные AND , OR , NOR , NAND , XOR и вентили XNOR с эквивалентами, которые Энди назвал «вентилями логической интегральной логики (BIL)», в одноуровневом процессе (т. е. без необходимости использования нескольких экземпляров более простых вентилей). создавать более сложные). ^[2]^[3] Как и традиционный транзистор, транскриптор может усиливать входной сигнал. ^[1] Группа транскрипторов может выполнять практически любые виды вычислений, включая подсчет и сравнение. ^[2]^[4]

Влияние

Стэнфорд посвятил дизайн ворот BIL обществу , что может ускорить его принятие. ^[1] По словам Энди, другие исследователи уже использовали ворота для перепрограммирования метаболизма , когда команда Стэнфорда опубликовала свое исследование. ^[4]

Вычисления с помощью транскриптора по-прежнему выполняются очень медленно; Между получением входного сигнала и созданием выходного сигнала может пройти несколько часов. ^[5] Энди сомневался, что биокомпьютеры когда-либо будут такими же быстрыми, как традиционные компьютеры, но добавил, что это не цель его исследования. «Мы создаем компьютеры, которые будут работать там, где не будет работать ваш мобильный телефон», — сказал он. ^[2] Медицинские устройства со встроенными биологическими компьютерами могут отслеживать или даже изменять поведение клеток изнутри тела пациента. ^[1] ExtremeTech пишет:

Однако в будущем потенциал настоящих биологических компьютеров огромен. По сути, мы говорим о полнофункциональных компьютерах, которые могут чувствовать свое окружение, а затем манипулировать клетками-хозяевами, заставляя их делать что угодно. Биологические компьютеры могут использоваться в качестве системы раннего предупреждения о заболеваниях или просто в качестве диагностического инструмента... Биологические компьютеры могут приказать своим клеткам-хозяевам прекратить выработку инсулина, вырабатывать больше адреналина, воспроизвести некоторые здоровые клетки для борьбы с болезнью, или прекратить размножение в случае обнаружения рака. Биологические компьютеры, вероятно, избавят от использования многих фармацевтических препаратов. ^[1]

Калифорнийского университета в Беркли Инженер-биохимик Джей Кислинг сказал, что транскриптор «ясно демонстрирует мощь синтетической биологии и может произвести революцию в том, как мы выполняем вычисления в будущем». ^[4]

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г Себастейн Энтони (29 марта 2013 г.). «Стэнфорд создает биологические транзисторы, последний шаг на пути к компьютерам внутри живых клеток» . Экстремальные технологии . Проверено 29 марта 2013 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Роберт Т. Гонсалес (29 марта 2013 г.). «Это новое открытие, наконец, позволит нам создавать биологические компьютеры» . ИО9 . Проверено 29 марта 2013 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с Жером Бонне; Питер Инь; Моника Э. Ортис; Пакпум Субсунторн; Дрю Энди (28 марта 2013 г.). «Усиление генетических логических ворот». Наука . 340 (6132): 599–603. Бибкод : 2013Sci...340..599B . дои : 10.1126/science.1232758 . ПМИД 23539178 . S2CID 206546590 .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с Лиза М. Кригер (29 марта 2013 г.). «Биологический компьютер создан в Стэнфорде» . Сан-Хосе Меркьюри Ньюс . Проверено 29 марта 2013 г.
^ Кэтрин Бурзак (28 марта 2013 г.). «Как сделать компьютер из живой клетки» . Обзор технологий Массачусетского технологического института . Машаемый . Проверено 30 марта 2013 г.

Внешние ссылки

Жером Бонне; Питер Инь; Моника Э. Ортис; Пакпум Субсунторн; Дрю Энди (28 марта 2013 г.). «Усиление генетических логических ворот». Наука . 340 (6132): 599–603. Бибкод : 2013Sci...340..599B . дои : 10.1126/science.1232758 . ПМИД 23539178 . S2CID 206546590 . - оригинальная журнальная статья, опубликованная в журнале Science
Пояснительное видео, созданное Дрю Энди
Статья NPR с серией движущихся изображений, объясняющих, как работает транскриптор.
Выпуск в общественное достояние технологии BIL Gates

[Extreme-1] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г Себастейн Энтони (29 марта 2013 г.). «Стэнфорд создает биологические транзисторы, последний шаг на пути к компьютерам внутри живых клеток» . Экстремальные технологии . Проверено 29 марта 2013 г.

[IO9-2] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Роберт Т. Гонсалес (29 марта 2013 г.). «Это новое открытие, наконец, позволит нам создавать биологические компьютеры» . ИО9 . Проверено 29 марта 2013 г.

[paper-3] Перейти обратно: ^а ^б ^с Жером Бонне; Питер Инь; Моника Э. Ортис; Пакпум Субсунторн; Дрю Энди (28 марта 2013 г.). «Усиление генетических логических ворот». Наука . 340 (6132): 599–603. Бибкод : 2013Sci...340..599B . дои : 10.1126/science.1232758 . ПМИД 23539178 . S2CID 206546590 .

[SJMN-4] Перейти обратно: ^а ^б ^с Лиза М. Кригер (29 марта 2013 г.). «Биологический компьютер создан в Стэнфорде» . Сан-Хосе Меркьюри Ньюс . Проверено 29 марта 2013 г.

[5] Кэтрин Бурзак (28 марта 2013 г.). «Как сделать компьютер из живой клетки» . Обзор технологий Массачусетского технологического института . Машаемый . Проверено 30 марта 2013 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]