Científicos chinos de múltiples instituciones nacionales de investigación han publicado un artículo sobre Nature que podría significar un gran avance en la computación basada en ADN. Los investigadores dirigidos por Lv Hui et al. publicaron que han diseñado una computadora líquida programable basada en ADN que puede procesar miles de millones de circuitos informáticos diferentes, lo que significa que puede usarse para procesamiento general de una manera similar a como se usan las CPU hoy en día.
Debido a la naturaleza de sus unidades biológicas, la computación del ADN ofrece la posibilidad de almacenar inmensas densidades de datos de hasta mil millones de gigabytes por milímetro cúbico, una gran ayuda para tareas de almacenamiento y procesamiento con mucha memoria. Con densidades de datos como esa, ser capaz de manipular el ADN como un sistema de procesamiento de información parece algo que querríamos perseguir.
Esto es cierto especialmente cuando se combina con la mayor flexibilidad de un sistema informático que utiliza cadenas de ADN como entradas y salidas. La informática que conocemos se basa en la capacidad de codificar, almacenar y procesar información en un sistema binario: encendido o apagado, cero o uno.
Pero la computación del ADN utiliza las cuatro moléculas esenciales del ADN: adenina, timina, guanina y citosina (ATGC), para construir un sistema informático que almacene y procese más información por operación. Mientras que los transistores le limitan a asignar un cero o uno al encendido, la computación del ADN puede codificar 00, 01, 10 y 11 como A, T, G y C. Esto permite que la computación del ADN ofrezca más posibilidades y condensaciones. combinaciones de información que el sistema binario (0 y 1) no puede alcanzar fácilmente.
Supongamos que sabemos que las cuatro moléculas esenciales de ADN (A, T, G y C) sólo se unen de una manera particular entre sí. Podemos utilizar esta propiedad como mecanismo informático para sumas y restas y operaciones más complejas y amplias (generales).
En la computación del ADN, la adenina se empareja con timina y la guanina con citosina; una cadena corta de ADN formada por ATGC, por ejemplo, sólo se uniría a TACG e ignoraría todas las demás secuencias. Esta previsibilidad, este principio es el mismo que permite a los jugadores de Zelda: Tears of the Kingdom construir calculadoras con la física del juego.
Pero una cosa es poder utilizar cadenas de ADN como mecanismo informático; otra es hacerlo de modo que puedas controlar qué hilos se conectan a medida que comienzas a escalar la computadora con hilos adicionales. Copias adicionales de cada uno (y su contenido de información adicional) podrían conectarse al azar.
Para introducir un control real en la ecuación, el trabajo de investigación describe un origami de ADN: una secuencia de ADN diseñada de tal manera que puede adoptar una forma 2D o 3D. Curiosamente, esta capacidad de las formas para proporcionar diferentes elementos de información es un principio que exploran la computación cuántica topológica y el trabajo de MC Esher y es fundamental en la superconductividad, la mecánica cuántica y otras.
Cuando se aplica a estructuras de origami de ADN, la topología hace que sea más difícil que las cadenas de ADN compatibles se adhieran entre sí. Ya no es suficiente que las moléculas ATGC encuentren moléculas TACG; ahora, primero deben plegarse para que encajen entre sí. Se convierten en piezas de un rompecabezas computacional.
Utilizando este principio, los investigadores utilizaron una computadora de ADN hecha de 30 puertas lógicas (alrededor de 500 cadenas de ADN), que podían usar para realizar cálculos precisos de raíces cuadradas. Y en todos los campos de la informática y el procesamiento de información, la precisión es la reina. Con esta precisión comprobada, los investigadores utilizaron su pequeña computadora de ADN para identificar tres moléculas genéticas relacionadas con el cáncer de riñón. En dos horas, la computadora pudo decir correctamente qué muestras poseían las moléculas identificadas y cuáles no (dentro de un conjunto de 23 muestras en total, 18 de las cuales estaban sanas y 5 presentaban cáncer de pulmón).
Mayores avances en formas informáticas precisas y especializadas, como la computación cuántica, la computación del ADN y otras, ayudarán a los investigadores y a la humanidad a comprender nuestro mundo. Con ese fin, la probabilidad de que el panorama informático futuro se parezca al actual. En particular, parecería que diferentes arquitecturas informáticas tendrán que interoperar. Quizás la computación del ADN sea más importante para proporcionar almacenamiento en frío de densidad extremadamente alta, y no como una computadora de procesamiento general flotando dentro de un tubo de ensayo (lo cual es así; y no sé ustedes, pero yo no esperaba eso). ). ¿Quién sabe?