Ученые из Университета Миссури и Колледжа Дэвидсона в США, под руководством Кармеллы Хейнз, продемонстрировали принципиальную возможность организации биологических вычислительных систем in vivo (в живом организме). Они генетически запрограммировали бактерии Escherichia coli на решение математической задачи, которая называется задачей о подгоревших блинах.
Из генетически модифицированных бактерий учеными создан "живой компьютер". Он отлично решает эту классическую вычислительную задачу. Результаты уникальной работы описаны в журнале Journal of Biological Engineering.
В задаче о сортировке блинов дано: стопка блинов разного размера, у каждого – одна сторона – горелая, другая – золотистая. За одну операцию разрешается перевернуть один или несколько соседних блинов. Надо за меньшее число операций отсортировать стопку по размеру (самый большой блин внизу). Условие – все блины должны быть золотистой стороной вверх!
Вот для этой- то "задачки" автор Кармелла Хэйнз и ее коллеги создали аналоговый компьютер из генетически модифицированных бактерий Escherichia coli (кишечная палочка). Аналогом блинов послужили сегменты плазмидной ДНК. "Переворачивает" их рекомбиназа Hin/hix, позаимствованная у другого вида бактерий – Salmonella typhimurium.
Когда сегменты выстраиваются в нужном порядке – бактерия приобретает устойчивость к антибиотикам. Время, требуемое микроорганизмам чтобы прийти к решению, отражает минимальное количество шагов в математическом решении.
Эта система имеет ряд преимуществ по сравнению с обычными компьютерами. В одной колбе могут находиться миллиарды бактерий, каждая из которых потенциально способна содержать несколько копий ДНК (а именно они используются для вычислений).
Такие "бактериальные" компьютеры могут работать параллельно. Это означает, что решение может быть достигнуто быстрее, чем на обычном ПК. Кроме того, они могут сами применять механизмы починки, а также эволюционировать при многократном использовании. Исследователи говорят, что это первая демонстрация параллельных вычислений на биологическом компьютере, которые проведены in vivo, а не in vitro.
Три года назад принстонские ученые тоже сообщали о похожем компьютере, но он выполнял простые операции.
