A számítógép "lelke" az E.coli baktérium

A Discovery tévécsatorna weboldalának értesülése szerint az ötlet egyelőre még pusztán kísérletezésre alkalmas, de nem kizárt, hogy egy élő organizmusokból álló számítógép egy nap lefőzheti a szilícium alapú szuperkomputereket.

„A DNS számítási kapacitása jóval felülmúl bármilyen más anyagot” – nyilatkozta Karmella Haynes, az észak-karolinai Davidson College kutatója, a kísérlet vezetője. „Ha rá tudunk jönni, hogyan növeljük a számítás sebességét olyan módon, hogy akár a mindennapi életben is használni tudjuk, jóval hatékonyabb
számítógépeket készíthetünk majd.”

A baktérium-gép az úgynevezett „égett palacsinták problémáját” oldotta meg sikerrel. Ennek a feladatnak a lényege, hogy egy vendéglő tulajdonosa egy óriási halom étvágygerjesztő palacsintával szeretné reklámozni konyháját. Ennek érdekében egy tányéron szeretné elrendezni – az egyik oldalán aranybarna, a másik oldalán égett – palacsintákat úgy, hogy a legnagyobb kerüljön legalulra, s mindegyiknek az aranybarna fele látszódjon.

A palacsintákat egy spatula segítségével lehet forgatni, de egyszerre mindig csak egy palacsintát lehet a kupac alján elhelyezni. Ez annyit jelent, hogy minden fordítással megváltozik a palacsinták sorrendje, illetve az égett és az aranyszínű oldalak állása. A lényeg, hogy a lehető legkevesebb forgatással kerüljenek az aranybarna palacsinták egymásra, és a méretre is ügyelni kell.

A lehetőségek száma már 6 palacsinta estén is 46 080, kétszer ekkora mennyiségnél pedig már 1,9 billió.

A gép egyelőre csak 2 palacsintát tud "forgatni" © AP

Egy hagyományos, szilícium alapú számítógép úgy oldaná meg a feladatot, hogy egyesével megvizsgálna minden lehetséges változatot. Az E.coli gép esetében azonban minden egyes baktérium önálló számítógéppé alakult, amelyek a probléma részleteit vizsgálták egymással párhuzamosan. Mivel egyetlen csepp vízben akár milliónyi baktériumkomputer is lehet, ezen a módon drámai mértékben gyorsítható a számítási folyamat.

Az E.coli esetében a palacsintákat a baktériumok DNS-ének egy része jelképezte, a spatulát pedig egy flagellin nevű fehérjével helyetesítették, amelyet szalmonellabaktériumokból nyertek ki, majd beinjekciózták az E.coli-tenyészetbe.

A flagellin jelen esetben úgy működik, mint egy kapcsoló, amely meghatározza, melyik két protein termelődjön, annak érdekében, hogy a baktérium rejtve és életben maradjon, amikor megfertőz egy élőlényt. A baktérium-számítógép esetében a fehérjék a kórokozókat ellenállóvá teszik az antibiotikumokkal szemben, ezáltal életben tartják – de csak akkor, ha megoldotta a számára kirótt feladatot. Ha a baktérium nem tudja a választ a kérdésre (vagyis megfelelő sorrendben forgatni a palacsintákat) – az antibiotikumok elpusztítják.

Bár egyelőre még csak két palacsintával sikerült megoldani az ebben az esetben nem túl nehéz feladatot, a kutatók tovább dolgoznak a rendszer bővítésén. Haynes szerint nehéz dolguk lesz, ám ha megtalálják a megoldást, hihetetlenül olcsón reprodukálhatják majd a baktérium-számítógépeket.

„Körülbelül annyiba fog kerülni, mint egy kanál cukor” – fejtette ki a szakember.

„Ha a módszer működik, óriási lehetőségek nyílnak meg a biológiai számítógépek előtt” – tette hozzá Tom Knight, a Massachusetts Institute of Technology (MIT) szintetikus biológiával foglalkozó szakértője. „Eleinte csak roppant egyszerű műveletekre lehet majd ezeket a rendszereket felhasználni, egy ideig még ne várjuk, hogy a videojátékok ilyen gépeken futnak majd.”