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¿Qué pueden hacer las computadoras basadas en ADN?
Por más de 20 años , los investigadores han explorado cómo el ADN podría usarse como material para la computación. Suena prometedor debido a la increíble densidad de datos en el ADN: almacena toda la información y las instrucciones necesarias para construir y hacer funcionar un cuerpo humano. Algunos investigadores han logrado codificar textos largos en ADN; otros han usado la molécula para crear puertas y circuitos lógicos simples, los componentes básicos de la computación. Pero usar el ADN de esta manera es insosteniblemente lento para el tipo de trabajos que esperamos que hagan las computadoras. Lo más probable es que la computación del ADN se aproveche para trabajar dentro de las células vivas y se combine con su maquinaria existente, haciendo posibles nuevos métodos de detección y tratamiento de enfermedades.
Investigadores en Israel y en el Instituto Wyss de Harvard utilizaron el método de origami representado aquí, que crea objetos diminutos a partir de hebras de ADN dobladas, para hacer un robot a nanoescala que tenía dos mitades conectadas por una bisagra.
¿Como funciona?
Las computadoras tradicionales usan una serie de puertas lógicas que transforman diferentes entradas en una salida predecible. Por ejemplo, un transistor se activa o desactiva mediante la entrada de alto o bajo voltaje. Con el ADN, la forma en que las moléculas pueden activarse para unirse entre sí puede usarse para crear un circuito de puertas lógicas en tubos de ensayo. En un método, llamado Desplazamiento de la cadena de ADN , la entrada de ADN que se une a una puerta lógica de ADN desplaza una hebra de ADN que sirve como salida. Se pueden combinar muchas puertas en un circuito: cada ADN de salida se unirá a la siguiente puerta lógica hasta que se libere algún hilo de salida terminal predecible. (Los científicos pueden hacer que la hebra terminal sea fluorescente para que pueda leerse fácilmente).
En otro método, el ADN de entrada puede unirse a una puerta lógica de ADN y activar enzimas naturales tales como polimerasas y nucleasas para cortar hebras de ADN. Estos pueden luego unirse con otras hebras en una serie continua de reacciones o mostrar una señal de salida fluorescente.
Células vivas
Investigadores en Israel mostró el año pasado que las puertas lógicas del ADN también pueden funcionar dentro de los animales vivos, en particular las cucarachas. Los investigadores crearon ADN plegado como origami para hacer lo que llamaron robots a nanoescala. Los nano-robots funcionan como el hilo de entrada en la secuencia informática: se unen a puertas lógicas de ADN, un proceso que cambia la forma de los robots para que expongan su carga útil. La carga útil puede ser una molécula, como una secuencia corta de ADN, un anticuerpo o una enzima. Si la carga útil puede activar o desactivar un segundo robot, esto creará un circuito dentro de una célula viva.
Otros investigadores también han demostrado, en el trabajo de etapa temprana , cómo las computadoras de ADN podrían usarse para la detección extremadamente precisa de cánceres. Lo harían generando una cierta salida si una célula está expresando demasiado de un determinado gen o tiene secuencias particulares de microARN .
Un nuevo idioma
La computación basada en ADN exige algo así como un nuevo lenguaje de programación. Los experimentos iniciales utilizaron modelos de las reacciones que ocurren con un conjunto dado de ingredientes. Microsoft desde entonces ha desarrollado un lenguaje que llama el Herramienta de desplazamiento de cadena de ADN , que se puede usar para diseñar las secuencias de ADN necesarias para ejecutar circuitos y puede modelar cómo ocurrirán las reacciones en cada circuito.
la comida para llevar
Es poco probable que la tecnología informática del ADN reemplace a las computadoras de silicio convencionales. Pero dentro de cinco a 10 años, las computadoras basadas en ADN podrían probarse para aplicaciones médicas.
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