Computadoras de ADN para un futuro apasionante

Las computadoras biomoleculares, hechas de ADN y otras moléculas biológicas, sólo existen en unos cuantos laboratorios especializados, lejos de los usuarios comunes de ordenadores. Sin embargo, Tom Ran y Shai Kaplan, estudiantes del laboratorio del Profesor Ehud Shapiro de los Departamentos de Química Biológica y de Ciencias de la Computación y Matemáticas Aplicadas del Instituto Weizmann, han encontrado la manera de que estos dispositivos informáticos microscópicos se vuelvan “fáciles de usar,” incluso para realizar cálculos complejos y responder a preguntas difíciles. El Profesor Shapiro es titular de la Cátedra Harry Weinrebe de Ciencias de la Computación y Biología.

Shapiro y su equipo del Instituto Weizmann presentaron el primer dispositivo autónomo de cómputo programable en base a ADN en el año 2001. Dichos dispositivos, tan pequeños que un trillón de ellos caben en una gota de agua, eran capaces de realizar cálculos sencillos tales como determinar si en una lista de 0’s y 1’s la cantidad de números con valor 1 es par. Una nueva versión del dispositivo, creada en 2004, logró detectar un cáncer en un tubo de ensayo y liberó una molécula para destruirlo.

Además de la atractiva posibilidad de que algún día estos dispositivos biológicos puedan ser inyectados en el cuerpo (como una especie de “médico dentro de la célula” capaz de localizar enfermedades y prevenir su propagación), las computadoras biomoleculares podrían, en principio, realizar millones de cálculos en paralelo.

Shapiro y su equipo en un artículo publicado en Nature Nanotechnology, elaboran un programa avanzado para computadoras biomoleculares que les permite “pensar” de manera lógica. El patrón de deducción utilizado por este dispositivo futurista es sumamente familiar.

Fue propuesto por primera vez por Aristóteles hace más de 2000 años, como una simple proposición del tipo “si… entonces…”: “Todos los hombres son mortales. Sócrates es un hombre. Por lo tanto, Sócrates es mortal.” Al introducir una regla (Todos los hombres son mortales) y un hecho (Sócrates es un hombre), la computadora respondió correctamente a la pregunta “¿Es Sócrates mortal?”.

A continuación se procedió a plantear preguntas más complicadas que incluían múltiples reglas y hechos; los dispositivos de computación de ADN fueron capaces de deducir siempre las respuestas correctas.

Adicionalmente a lo anterior, el equipo de investigadores creó un compilador, un programa que hace de puente entre un lenguaje de programación de alto nivel y el código de computación de ADN. Luego de la compilación, la consulta podía ser escrita de la siguiente manera: Mortal (Sócrates)? Para calcular la respuesta, los filamentos de ADN que representan las reglas, los hechos y las preguntas eran ensamblados por un sistema robot, en un proceso jerárquico con objeto de encontrar sus posiciones.

La respuesta fue codificada mediante una molécula fluorescente que brilla en forma natural emitiendo luz verde y que se incorporó en algunos filamentos ligados a una segunda proteína que obstruye la luz. Una enzima especializada, atraída al sitio de la respuesta correcta, elimina la “tapa” permitiendo que la luz brille.

Las diminutas gotas de agua que almacenaban las bases de datos biomoleculares fueron capaces de responder a preguntas muy complejas, encendiéndose en una combinación de colores que representan la respuestas dichas preguntas.

Millones de supercomputadoras naturales existen dentro de los organismos vivos, incluyendo a tu cuerpo. El ADN (ácido desoxirribonucleico), material del cual están hechos nuestros genes, tienen el potencial para realizar cálculos muchas veces más rápido que los ordenadores más potentes del mundo. El ADN algún día sera parte integral de los biochips. Se trata de un mundo apasionante que aun esta dando sus primeros pasos, pero promete cambiar muchas cosas, al menos la forma en la cual hoy entendemos la computación y las computadoras. Ustedes que opinan?

NOTAS

http://latamisrael.com/computadoras-de-adn-para-un-futuro-apasionante/