Biologický tranzistor bude základ organického počítače

Karel Javůrek  |  Věda

Vědcům se již v minulosti podařilo vyvinout klíčové součásti, které jsou nutné pro stavbu organického počítače. Nyní umí vyrobit i biologický tranzistor.

Pro stavbu počítače v moderním pojetí je nutné mít k dispozici tři hlavní funkce, respektive části. Informace je nutné ukládat (a číst), přenášet je a zpracovat prostřednictvím logických operací.

O milníku v podobě uložení až 700 TB dat v jednom gramu DNA jsme psali už loni. Tým ze Stanfordu pod vedením Jerome Bonneta tehdy představil i komunikační systém, který dokázal přenášet genetické informace mezi jednotlivými buňkami.

Nyní se stejnému týdnu podařilo dokončit finální část: biologický tranzistor, který dokáže provádět logické operace a také zesilovat signál.

Transcriptor je tranzistor na bázi DNA a RNA

Všechny počítače poslední poloviny století jsou založeny na tranzistorech. Tranzistory vyrobené z křemíku vládnou světu; jen samotný Intel, který je jedním z mnoha výrobců, vyprodukuje každou sekundu průměrně kolem pěti miliard tranzistorů. Ale není se čemu divit, když dnes výkonné čipy obsahují několik miliard tranzistorů na prostoru v řádu jednotek centimetrů.

Jerome Bonnet a jeho tým se snažil vyrobit podobnou součástku na bázi genetických materiálů – konkrétně DNA a RNA. Dostal název transcriptor, tedy biologický tranzistor.

Pro podrobnější vysvětlení je k dispozici video s výkladem:

Transcriptor kontroluje přenos RNA polymerázy skrze DNA. Úpravou skupiny enzymů integrázy se kontroluje přenos RNA polymerázy v DNA a zároveň je tak možné stavět složitější logické prvky. Výsledné logické brány pak fungují stejně jako u tranzistoru, mají dva stavy: propouští vs. nepropouští (1 a 0).

Logické brány složené ze zmíněných prvků dostaly název BIL Gates (Boolean Integrase Logic) a reprezentují klasické logické brány jako AND, NAND, OR, XOR, NOR a XNOR. Logický systém BIL Gates je uvolněn pod licencí Public Domain, je tak k dispozici i dalším týmům z celého světa, což by mělo urychlit další vývoj v této oblasti.

Počítač v jediné buňce

Tvůrci zjednodušeně vysvětlují, jak celý princip funguje. DNA funguje jako drát a RNA polymeráza jako elektron. V budoucnu by mohla být jedna buňka celým počítačem, který bude postavený na základě zmíněných „technologií“.

Ukázka konjunkce – AND v animaci. Více ukázek naleznete na webu NPR

V běžných organismech tyto prvky sice fungují na jiné logice, ale provádí se stejné úkony – ukládání dat, přenos dat a zpracování dat. Například bakterie E. Coli taktéž vše vyhodnocuje dle svého programu. Je v okolí jídlo? Jaká je teplota? Podle odpovědí na tyto a další otázky se bakterie mění své chování.

V tomto případě ale budeme my tvůrci programu, což nám může z pohledu některých lidí dát „božskou“ moc. Ale v rámci objevů fyziky a dalších věd jsme ji stejně měli už dávno. Akorát se to nyní bude více týkat nás samotných, respektive organického materiálu, ze kterého jsme složeni.

Nejprve jednodušší senzory

Postavit z těchto částí biologický počítač není jednoduché a rozhodně se toho nedočkáme za pár měsíců. Velmi brzo by se ale už měly objevit jednoduché senzory, které dokážou uložit změřenou konfiguraci, na kterou byly nastaveny.

Lze si tedy představit různá biologická čidla, která hlídají hladinu cukru a dalších látek v těle. Přidejte k tomu trochu gamifikace a propojení s počítačovými aplikacemi v různých zařízeních a máte k dispozici dokonalého lékaře, který každou minutu sleduje váš zdravotní stav.

Nejčtenější