Бионические клетки способны выполнять простейшие арифметические действия

Забудьте о смартфонах: оказывается, человеческие клетки, способные выполнять простейшие арифметические операции, в один прекрасный день могут быть имплантированы в наш организм и стать своеобразным биокомпьютером для диагностики заболеваний, приема лекарств и взаимодействия с электронными устройствами.

Мартин Фассенджер (Martin Fussenegger) и его коллеги из Швейцарского федерального технологического института в Цюрихе создали биологические версии двух ключевых цифровых схем внутри двух наборов эмбрионических клеток почек: половина «прибавляющих», половину «вычитающих». Как следует из названий, ученые добавили либо вычли два двоичных числа. Это наиболее сложные биологические схемы, когда либо созданные человеком, и они могут формировать строительные блоки более продвинутых вычислительных схем.

Биологические схемы, способные на выполнение простейших вычислений и операций, уже были разработаны и ранее, но большинство их них были сформированы из молекул ДНК или бактерий, которые сложно затем имплантировать в человеческий организм. «Для того, чтобы добиться надлежащего терапевтического эффекта в будущем, нам необходимо внедрить эти разработки в клетки млекопитающих», - комментирует доктор Фассенджер.

Обычные компьютеры используют наличие или отсутствие электронов для представления 1 и 0 для кодирования информации в двоичной системе исчисления. Клетки, созданные командой Фассенджера, используют две природные молекулы: антибиотика эритромицина и флотерина, вещества, содержащегося в яблочных деревьях. Они действуют в качестве вводных параметров, переключая реакцию внутри двух типов клеток в своеобразное положение «вкл» или «выкл». Реакция приводит к производству красного или зеленого флуоресцентного белка, который выдает результат вычислений. К примеру, в половине суммирующих клеток присутствие обоих типов молекул выдает результат в виде ярко-красного цвета.

Эти реакции протекают без вмешательства в нормальные функции клеток, что позволяет и «говорить» на двоичном языке компьютеров и в то же время выполнять свои привычные клеточные функции.