La razón por la que podrían optar por un bit más denso en información es por la física del cabezal de lectura. Cuando la cabeza se pega a un -1, se contorsiona de forma predecible. Cuando se adhiere a una sección considerada +1, se contorsiona en sentido contrario. Para 0, sin contorsión.
Luego, si enciendes la luz en la máquina molecular mientras lee, cada una de las tres contorsiones torcerá esa luz de una manera única. Los científicos pudieron seguir cómo la cabeza cambiaba de forma al leer esta luz. Utilizaron un proceso llamado espectroscopia de dicroísmo circular para determinar la forma del trinquete a medida que avanzaba poco a poco por la cinta.
Resultado final: Demostraron que la cabeza reacciona a lo que lee. En otras palabras, descubrieron que se pueden utilizar los procesos fundamentales de la física y la química para transmitir información a nivel molecular. «Esta es la primera prueba de principio, que muestra que se puede hacer de manera efectiva», dice Jean-François Lutz, químico de polímeros del Centro Nacional de Investigación Científica de Francia que no participó en la investigación. “Se ha conceptualizado, pero nunca se ha logrado realmente”.
«La forma en que se diseñaron las máquinas moleculares es realmente compleja y realmente agradable», dice Lee Cronin, químico de la Universidad de Glasgow que no participó en el estudio. (El equipo de Cronin ha sido pionero en un tipo diferente de computadora química, llamada Chemputer, que automatiza de manera confiable las reacciones químicas). él continúa. “Pero estamos un poco lejos de eso. Y estoy ansioso por no prometer demasiado eso”.
Lutz también tiene cuidado de no prometer demasiado. Señala que la función de “leer” es lenta y la información que se puede leer es mínima. Tampoco es posible «escribir» información usando una computadora molecular, que es lo que se requeriría para fabricar nuevos medicamentos o plásticos.
Leigh no está preocupada por la velocidad. En el experimento actual, tomó varias horas moverse entre bloques de información. Él cree que, en última instancia, irá más rápido porque, en la naturaleza, «los ribosomas pueden leer unos 20 dígitos por segundo». Y para él, el minimalismo de la información también es el punto. Se trata de empaquetar información en un espacio lo más pequeño posible, tal vez para computación, almacenamiento de datos o fabricación, y recuperarla de manera autónoma. Él lo llama «la máxima miniaturización de la tecnología».
Dicho esto, tiene ideas para el crecimiento. Se imagina que algún día podrá usar código de 5 o 7 vías, lo que incrustaría aún más información en cada bloque de cinta.
El siguiente paso adelante será lograr que sus máquinas moleculares escribe. En el artículo actual, el equipo de Leigh propone que las moléculas lectoras que cambian de forma pueden catalizar diferentes reacciones químicas según su forma. (Lee un +1, crea la molécula A. Lee un 0, crea la molécula B.) Puedes imaginarte una tina llena de tales lectores moleculares, todos programados para imprimir las mismas moléculas, funcionando como una especie de fábrica, tal vez para producir súper -Polímeros que las células nunca podrían hacer. “Como científicos sintéticos, tenemos toda la tabla periódica de elementos que podemos usar”, dice Leigh. “Se está liberando de las formas en que la biología está restringida”.
Leigh se siente especialmente tentada a fabricar nuevos plásticos de esta manera. Los plásticos como el poliestireno, el polimetacrilato y el polipropileno son polímeros, cadenas largas de la misma unidad repetitiva o monómero. Sus propiedades físicas son útiles para nosotros. Pero, ¿quién sabe qué tipo de supermateriales podrían surgir al mezclar y combinar monómeros intencionalmente?
La combinación de bloques de construcción es un concepto poderoso en biología. Por ejemplo, todas las proteínas del mundo se basan en alguna combinación de solo 20 aminoácidos. “Tomemos como ejemplo la seda de araña, que es una proteína y es cinco veces más resistente que el acero”, dice Leigh. “Si tomas exactamente los mismos 20 aminoácidos pero los ensamblas en una secuencia diferente, obtendrás miosina, que es el constituyente del músculo y puede generar una fuerza, o puedes producir anticuerpos”.
Lutz advierte que las elevadas ambiciones de las máquinas moleculares no son nada nuevo. “Soñar con la química siempre es bastante fácil, hacer que suceda es diferente”, dice.
Aún así, los avances incrementales como el de Leigh están acercando un poco más la química. “Si pueden escalarlo, será increíble”, dice Cronin. “Pero están muy lejos de ser una máquina de Turing”.