Как описано в статье, опубликованной на этой неделе в Nature, они показали, как можно использовать простой триггер для того, чтобы базовый набор молекул ДНК выполнял множество различных алгоритмов.
Комбинируя эти простые строительные блоки снова и снова, компьютеры могут запускать сложные программы. Идея, лежащая в основе ДНК-вычислений, состоит в том, чтобы заменить химическими связями электрические сигналы и нуклеиновыми кислотами — кремний, а также создать биомолекулярное программное обеспечение. По мнению Эрика Винфри, соавтора работы, молекулярные алгоритмы используют естественную способность обработки информации, вшитую в ДНК, но вместо того, чтобы отдавать управление природе, «процессом роста управляют компьютеры».
Этот процесс начинается с «ДНК-оригами» — метода складывания длинного участка ДНК в нужную форму. Этот свернутый кусок ДНК служит «сидом», который запускает алгоритм. «Сид» остается тем же, независимо от алгоритма, и изменения вносятся только в несколько небольших последовательностей для каждого нового эксперимента.
После того, как ученые создали «сид», они добавили его в раствор из 100 других цепочек ДНК. Фрагменты, состоящие из уникального расположения 42 нуклеиновых оснований, взяты из большой коллекции 355 фрагментов ДНК, созданных учеными. Чтобы создать другой алгоритм, ученые должны выбрать иной набор стартовых фрагментов. Молекулярный алгоритм, включающий случайное блуждание, требует различных наборов фрагментов ДНК, которые алгоритм использует для подсчета.