قام باحثون من التخنيون بتطوير جهاز كمبيوتر بيولوجي متقدم

وتم التعبير عن نتائج الحسابات المختلفة في شكل خصائص بيولوجية، مثل مقاومة البكتيريا للمواد المضادة للمضادات الحيوية المختلفة

قام العلماء في التخنيون بتطوير وتنفيذ آلة حساب جزيئية متقدمة من نوع محول الطاقة. تم بناء الكمبيوتر الجزيئي بالكامل من جزيئات بيولوجية، مثل الحمض النووي والبروتينات، القادرة على إدخال تغييرات في الرموز الجينية. يمكن لهذا الجهاز غير المسبوق إجراء عمليات حسابية تسلسلية، أي استخدام مخرجات عملية حسابية واحدة كمدخل جديد لإجراء المزيد من العمليات الحسابية.

علاوة على ذلك، تم التعبير عن نتائج الحسابات المختلفة في شكل خصائص بيولوجية، مثل مقاومة البكتيريا لمواد المضادات الحيوية المختلفة. وأظهر الباحثون قدرة محول الطاقة عن طريق قسمة الأرقام الثنائية على 3. بالإضافة إلى ذلك، أجروا عملية حسابية لاحقة على أحد النواتج. أجرى هذا البحث البروفيسور إيهود كينان، بالتعاون مع باحثي ما بعد الدكتوراه الدكتور تمار راتنر والدكتور رون بيرين من كلية شوليش للكيمياء، والدكتورة ناتاشا جونوسكا من قسم الرياضيات بجامعة جنوب فلوريدا. تم نشر هذا البحث في مجلة الكيمياء والبيولوجيا المرموقة التابعة لدار نشر الخلية.

"إن الاهتمام المتزايد بأجهزة الحوسبة الجزيئية الحيوية لا ينبع من الأمل في أن يكون لهذا النوع من الآلات ميزة على أجهزة الكمبيوتر الإلكترونية في سرعة الحساب أو في كفاءة أداء المهام الحسابية العادية"، يوضح البروفيسور كينان. "إن المزايا الرئيسية لأجهزة الحوسبة هذه مستمدة من خصائص أخرى. وكما يتبين من هذا العمل والمشاريع الأخرى التي تم تنفيذها في مختبراتنا، يمكن لهذه الأنظمة الحسابية التواصل مباشرة مع الأنظمة البيولوجية وحتى مع الكائنات الحية. أصبح التفاعل المباشر بين العالمين ممكنًا بفضل حقيقة أن جميع مكونات أجهزة الكمبيوتر الجزيئية الحيوية، بما في ذلك الأجهزة والبرمجيات والمدخلات والمخرجات، هي جزيئات بيولوجية "تتحدث" منطقيًا مع بعضها البعض في سلسلة من الأحداث الكيميائية القابلة للبرمجة . المدخلات عبارة عن جزيء يخضع لتغييرات مبرمجة وفقًا لقواعد محددة مسبقًا (برمجيات). وهذا من أجل خلق الناتج الجزيئي، الذي يمكن أن يؤثر على النظم البيولوجية."

"إن نتائجنا ذات أهمية كبيرة لأن هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها استخدام آلة حساب الجزيئات الحيوية الاصطناعية من نوع محول الطاقة في المختبر، وهي قادرة على الحساب المتسلسل وتنتج أيضًا نتائج الحساب، والتي يتم تقديمها كميزة بيولوجية جديدة. على الرغم من أن محول الطاقة المقدم في هذا العمل تمت برمجته لحل مشكلة معينة، إلا أن النهج ككل يسمح بمجموعة متنوعة من البرمجة، والتي يمكن تطبيقها لحل مشاكل أخرى. بالإضافة إلى قوة الحساب المحسنة، يوفر محول الطاقة مزايا أخرى، مثل القدرة على قراءة المعلومات الوراثية وتغييرها، وتصغير أجهزة الحساب إلى المقياس الجزيئي، والقدرة على إنتاج نتائج حسابية لها تأثير مباشر على الحياة الكائنات. إن تطبيق النظام الحسابي على المادة الوراثية لا يمكنه اختبار وتحديد تسلسلات معينة فحسب، بل يمكنه أيضًا تعديل الشفرة الوراثية ومعالجتها. وقد يخلق هذا الاحتمال فرصًا مثيرة للاهتمام في مجال التكنولوجيا الحيوية، بما في ذلك العلاجات الجينية".