БИОКОМПЬЮТЕРНЫЕ ФУНКЦИИ ДНК

Hvad er en "DNA computer" l. Adlemana?

Men logikken i udviklingen af forskning på dette område i første omgang går i anden retningen. DNA-molekyler er brugt som rent fysisk «parallelle compute» struktur. Det startede i 1994, Når Leonard Adleman, Professor i datalogi fra University of Southern California, foreslåede algoritme ved hjælp af DNA til at løse en version af traveling salesman problemet» [49]. Det er et udtryk for den såkaldte problem Gamil′tonianovskogo stien i vanskelige matematiske opgaver (Hamiltonske sti Problem, eller HPP), og det er forbundet med over et utal af muligheder for mulige løsninger for optimal. Ved hjælp af DNA Computing løste Adleman problemet for 7 byer og 13 veje mellem dem, Når du har brug at få den korteste vej til at besøge hver enkelt af disse byer. Det tog kun en uge til et svar, Mens traditionelle computere ville have behov for flere år. Det blev brugt det grundlæggende fænomen, typiske molekyler af DNA-evnen i sin ensomme kæder til de supplerende vzaimouznavaniâm. Dette fænomen er, at eventuelle fragmenter af hver af de to DNA-kæder i løsning (eller i kromosomer af en levende celle) kun deres egne, i en forstand spejl, halvdele og form en normal dobbelt spiral. Dette fænomen er en manifestation af de almindelige egenskaber for velorganiseret biostructures og polymer molekylære enhed nadmolekulârnyh til samosborke. Så i vitro-in vivo selv samle ribosomer, membran, kromosom, vira og phages. Herunder DNA odnonitevye. Succes og hastighed af spontan DNA halverer hinanden søgninger, som en selvstændig organisation (Samlesæt) og forudsat høj hastighed ransage valgmuligheder inden for «traveling salesman problemet». Årsager til hurtige og præcise vzaimouznavanij halvdele af DNA var ukendt indtil for nylig. Og det er yderst vigtigt for den effektive etablering af et DNA computer, og dette er diskuteret nedenfor. Flere detaljer på model Adlemana, som hans og vores logik er fundamentalt forskellige. Som vi (og ikke kun) Vi mener, sti, der valgte Adleman og hans mange tilhængere, ved hjælp af DNA som en datamatisk struktur, de forkert evalueres som en slags DNA computing. David Gifford, en af de store influencers i computing;, først fik han Adlemana, sagde, "Dette er ikke en molekylær computer, og at denne teknik ".kan kun beskæftige sig med visse typer af kombinatoriske problemer, Dette er ikke en universel eller programmerbare computer IBM PC type» [50]. At forstå de, Hvorfor er vi og Gifford, hurtigt blik på metode Adlemana. Han mærkede hver by som et stykke enkeltstrenget DNA med en længde på 20 baser (baser) med tilfældige sekvenser. Vejene mellem hver to byer blev præsenteret som segmenter af komplementært enkeltstrenget DNA i 20 baser, som overlapper halvvejs mellem byerne. Dette er den kanoniske reglen om parring grunde i dvutâžnyh DNA: Adenin-thymin, Guanin-cytosin. Rejsen mellem de 7 byer begynder med et fragment af dobbeltstrenget DNA, der forbinder to byerne. Det er vigtigt at, at DNA fragmenter, udpege én by, kan være mere end én. Derefter blev mere end 100 milliarder radioaktivt mærket "DNA-byer" og "DNA-veje" blandet in vitro og multipliceret med enzymatisk DNA-amplifikation. På dette, som Adleman, "DNA computing" ender. Næste, at få de svar-den bedste måde (visse fraktioner af DNA), reaktionsblandingen med "svar" èlektroforetičeski delt med den, at få hele vejen, fra "start" til "ende". Derefter tildele stien, som kun én gang passerede gennem 7 byer; tildelte stier mellem 7 forskellige byer. Og hvis opdaget DNA brøkdel "betyder" efter denne fase, de blev betragtet som bedst («vindere»). I denne "opløsning" og handelsrejsende problem. Ved at finde en "løsning" der involverer milliarder af parallel hurtigt opstår supplerende spontane (ikke programmerbare mand) fungerer "anerkendelser" odnotâžnyh DNA og milliarder af spontan replikering af disse molekyler af enzymet. Den lille mængde af tid og energi er noget som «genetiske suppe». Hastigheden og nøjagtigheden af de molekylære processer er utænkeligt for tilsvarende operationer i de digitale elektroniske computere, ved hjælp af deterministiske vektor af informationsbehandling. I tilfælde af "DNA computing", Hvordan til at tro, er ikke deterministisk parallel behandling af store arrays af tal-bogstaver (4 DNA-nukleotider).