Už miliardy rokov slúži DNA ako základný nástroj na uchovávanie informácií pre všetky živé organizmy. Vedci sa dnes snažia využiť tieto dlhé molekuly nielen na ukladanie dát, ale aj ako biologické počítače. Doposiaľ však nebolo možné vytvoriť syntetický systém, ktorý by zvládal ukladať a spracovávať informácie súčasne. Tento problém sa podarilo vyriešiť výskumníkom z North Carolina State University a Johns Hopkins University. Na tému upozornil portál ScienceAlert.

DNA počítač

Ich nový výskum ukázal, že DNA možno efektívne upravovať, čítať, mazať či prepisovať podobne, ako to robí klasický počítač. Výskumníci využili špeciálne nanovláknité štruktúry, tzv. dendrikoloidy, ktoré slúžia ako základňa pre DNA. Týmto spôsobom sa im podarilo vytvoriť systém, ktorý dokáže spoľahlivo uchovávať veľké objemy dát a zároveň ich flexibilne spracovávať.

Lin et al., Nature Nanotechnology, 2024)

Inak povedané, nová technológia umožňuje DNA vykonávať kompletnú škálu počítačových operácií – od čítania a mazania dát, až po ich prepisovanie a premiestňovanie.

Kľúčový prvok

Úspech tejto technológie spočíva v použití tzv. dendrikoloidov – drobných stromčekovitých štruktúr, na ktoré je DNA pripojená. Na rozdiel od voľne plávajúcich molekúl v roztoku, dendrikoloidy zaisťujú, že DNA môže byť upravovaná bez poškodenia pôvodných informácií. Tento systém umožňuje bezpečne kopírovať dáta do RNA na spracovanie alebo prepisovať vybrané úseky DNA bez narušenia celej štruktúry.

Midjourney

Táto technológia má aj mimoriadne dlhú životnosť. Zrýchlené testy stárnutia ukázali, že DNA uložená na dendrikoloidoch pri teplote okolo 4 °C vydrží tisíce rokov, a pri ešte nižších teplotách by mohla potenciálne prežiť aj milióny rokov. Okrem toho je tento systém mimoriadne kompaktný. Množstvo dát, ktoré by zaplnilo tisíce notebookov, sa zmestí do priestoru veľkosti gumy na ceruzke, uviedli vedci.

Potenciál využitia DNA počítačov je preto obrovský. Zatiaľ síce zvládajú riešiť len jednoduché problémy ako sudoku alebo šach, no ich budúce možnosti sú nesmierne sľubné.

„Chceli sme vyvinúť niečo, čo by inšpirovalo oblasť molekulárnych výpočtov,“ uvádza hlavný autor štúdie Albert Keung. „A dúfame, že to, čo sme tu urobili, je krok týmto smerom.“