Investigadores Chinos desarrollan un circuito integrado de ADN versátil para la computación de propósito genera
Durante milenios, el ADN ha servido como el plano de vida, codificando no solo las instrucciones para una amplia variedad de estructuras químicas, sino también los medios para regular su producción.
En los últimos años, los científicos han estado explorando un nuevo papel para el ADN, aprovechando sus capacidades únicas para construir computadoras biológicas. Sin embargo, a pesar de más de 30 años de experimentación desde el primer prototipo, la mayoría de las computadoras de ADN han tenido dificultades para manejar más que unos pocos algoritmos específicos.
Ahora, un equipo de investigadores de China ha presentado un avance en forma de un circuito integrado de ADN (DIC) con una notable versatilidad. Su computadora líquida cuenta con compuertas que pueden formar asombrosamente 100 mil millones de circuitos, cada uno capaz de ejecutar su propio programa.
La computación de ADN promete lograr avances significativos en velocidad y capacidad, similar al potencial de la computación cuántica. Se pueden seguir varios enfoques, y en este caso, los científicos tenían como objetivo crear algo más adaptable y versátil que los esfuerzos anteriores.
“La programabilidad y la escalabilidad son dos factores críticos para lograr la computación de propósito general”, señalan los investigadores en su artículo publicado. “La programabilidad permite especificar que el dispositivo realice varios algoritmos, mientras que la escalabilidad permite manejar una cantidad creciente de trabajo mediante la adición de recursos al sistema”.
Para lograrlo, el equipo se centró en matrices de puertas programables basadas en ADN, o DPGAs (por sus siglas en inglés): segmentos cortos de moléculas de ADN ensamblados para crear estructuras más grandes, que luego se pueden integrar en circuitos con diversas combinaciones.
Los investigadores crearon estos DPGAs al mezclar hebras de ADN con un líquido amortiguador en tubos de ensayo, confiando en reacciones químicas para formar los vínculos necesarios para construir los DIC que buscaban los investigadores.
El proceso también involucró una modelación detallada para gestionar las señales de entrada y salida y ejecutar funciones lógicas, similar a cómo opera una computadora estándar. Los circuitos más grandes que eran demasiado complejos para un solo DPGA se dividieron en partes componentes para su construcción.
A lo largo de sus experimentos, los científicos lograron crear circuitos capaces de resolver ecuaciones cuadráticas y raíces cuadradas, mostrando el potencial de estos sistemas para aplicaciones como el diagnóstico de enfermedades.
Además, los sistemas experimentales demostraron una atenuación de señal mínima, lo que es crucial para escalar y adaptar las computadoras de ADN.
Aunque todavía estamos lejos de comprender completamente el potencial de la computación de ADN, los últimos años han visto avances significativos en la adaptación de este medio de almacenamiento biológico para tareas de computación convencionales. Este avance marca un paso importante hacia la consecución de la computación de ADN de propósito general.