Programozható DNS - szintetikus biológia

Biológia és számítástudomány kölcsönösen, egyre erőteljesebben hatnak egymásra. Sokáig mégis úgy tűnt, a hagyományos computer-architektúra változatlan marad: szilíciumalapú digitális processzorokon futnak a szoftverek. A két diszciplína fúziója, a legfrissebb kutatási eredmények viszont számítógéppé alakítható sejteket, programozható DNS-t, biokémiai memóriát vetítenek előre.

Az MIT Biológia Tanszékén az emberi agyat kutató Guosong Liu (minden bizonnyal) nagy horderejű felfedezésre jutott: az idegsejtek elektromos jelzéseiket - a zérók és egyek bináris rendszerét használó számítógépes információfeldolgozással ellentétben - trináris kódokban kommunikálják. A zéró és az egy mellett a mínusz egy a harmadik "szereplő". Így a feldolgozási folyamat újabb interakciókkal bővül: két jel kiegészíti egymást, semlegesíti a harmadikat, és így tovább.

A felfedezésből kiindulva, több elemző máris azt a következtetést vonta le, hogy a közeljövő hardverei és szoftverei egyaránt trináris kódokat használnak. Tíz éven belül minden megváltozik, teljesen idejétmúlttá lesznek a mai rendszerek - hangzik a prognózis.

Liu vizsgálódásai a jelenkori ideg- és számítástudomány egy másik tézisét szintén kikezdik: a számításoknak valószínűleg nem (az annak vélt) a jeleket begyűjtő, feldolgozó sejt az alapegysége. Ugyanis valamennyi sejt többszáz apró, függetlenül számoló modulból tevődik össze. Még alacsonyabbra, a nanoszintig (vagy annál is tovább) kell menni, ott keresendő a leendő, ma még nem definiált alapegység.

A nanotechnológia mellett ezen a ponton kapcsolódnak a kutatásokhoz az ugyan nagy reményekkel kecsegtető, konkrét eredményekben azonban egyelőre még nem jeleskedő kvantum-számítások, valamint a szintetikus biológiaként (synthetic biology) definiált tudományterület.

Molekulák és elektronok

Hamarosan DNS-t írunk, sőt, a nanoszinten tevékeny élő organizmusok létrehozása és kódolása is elképzelhető - állítja Drew Endy, az MIT biomérnöke. Molekuláris és sejtszinten építkezünk. "Ha tudunk DNS-t írni, többé már nem vagyunk a 'mi ez' jellegű kérdésekre korlátozva, hanem azzal foglalkozunk, mit hozhatunk ki az adott dologból, hogy mik a biológiai rendszerek fizikai korlátai?" - folytatja a kutató.

"1992-ben világossá vált számomra, hogy a szilícium lehetőségei végesek" - nyilatkozta az akkoriban integrált áramköröket tervező, szintén az MIT-n kutató Thomas Knight, a szintetikus biológia egyik úttörője. "Az elektronikáról és a fizikáról a kémiát alaptechnológiaként alkalmazó megközelítésre váltunk. A biokémia a legbonyolultabb, legkifinomultabb kémia."

A miniatürizáció előbb-utóbb a szilíciumatomok pontatlan, a rendszer működését veszélyeztető elhelyezéséhez vezet. Mi a teendő? A biológiai folyamatok már többmillió éve pont azokra a helyekre illesztenek molekulákat és atomokat, ahova kellenek - adja meg a választ Knight. "A sejtek a létező legbonyolultabb gyárak, jók az építkezésben; jobbak nálunk, mérnököknél" - a neves felsőoktatási intézmény egyik számítástudományi gurujának szavai a hajdan ott diákoskodó "nanotech-alapító" Eric Drexler (Nanotechnológia-vita) gondolataival is összecsengenek.