Живая логика: Генетическая память, генетический процессор
Методы синтетической биологии позволяют ученым «собирать» биологические системы с определенной функциональностью из генетических элементов, каждый из которых отвечает за одну из выбранных функций. Простейшие биологические «логические схемы» — это генно-инженерные клетки, которые могут обнаруживать в окружающей среде определенное вещество и реагировать на его появление (например, вырабатывая зеленый флюоресцентный белок — GFP). Можно создать клетки, которые будут обнаруживать пару химических входных сигналов и выполнять логическую операцию И или ИЛИ, реагируя на появление только обоих веществ или любого из них.
Авторы работы, опубликованной в журнале Nature Biotechnology, научили такую систему не только выполнять «вычисления», но и сохранять результаты в своем геноме: «выходной сигнал» не пропадает одновременно с «отключением» входного.
В клетке, описанной исследователями, ген, отвечающий за производство GFP, блокируется двумя последовательностями нуклеотидов — терминаторами. А при обнаружении каждого из входных сигналов в клетке начинает вырабатываться специфическая рекомбиназа — фермент, способный перестраивать ДНК, вырезая и переворачивая её фрагменты. Чтобы отключить оба терминатора и запустить производство GFP, должны присутствовать обе рекомбиназы. Таким образом, живой логический элемент не просто реализует схему И, но и сохраняет результат в собственном геноме — на протяжении как минимум 90 поколений.
Подобный принцип может быть использован и для создания биологических «цифро-аналоговых преобразователей» с несколькими входами. Цифровой сигнал на каждом входе (наличие или отсутствие определенного химического соединения) может быть обработан и преобразован в аналоговый — например, количество вырабатываемого GFP.
По сообщению MIT News