Teadlased loovad bakteritest arvutit

Milline võiks olla maailma väikseim arvuti? Nagu kirjutab vastilmunud Journal of Biological Engineering, võib USA North Carolina Ülikooli ja Missouri Western State Ülikooli ühiseksperimentide tulemusena piseimaks arvutiks pidada mõne mikromeetri suurust bakterit.

Nimelt muundasid teadlased paljudes elusorganismides levinud ja oma omaduste tõttu biotehnoloogias laialt kasuatatavat Escherichia coli (E.coli) nimelist bakterit teiste bakterite DNA ahela osakestega selliselt, et E.coli siseselt moodustus DNA osakeste vahel erinevaid kombinatsioone võtta suutev mikrosüsteem. Sellise süsteemi toimimise mõistmiseks tuleb silmas pidada, et DNA elementide kombinatsioonid on püsivad ainult sel juhul, kui need osised satuvad kokku ühte kindlat pidi. Nagu ka näiteks magnet omab magneetilist jõudu vaid ainult eripooluseliste külgede vahel.

Loodud mikrosüsteemi toimimist testiti ka tõenäosusõpetusest teada pannkookide sorteerimise kombinatoorikaülesande lahendamise abil. Nimetatud ülesande käigus tuleb süsteemis leida vähim võimalik operatsioonide arv, mis on vajalik pannkoogikuhilas kõikide pannkookide kõrbenud pool üles, samas ka suuruse järjekorras, järjestamise ülesande täitmiseks. Konkreetselt E.coli bakterite juures tähendas see siis erinevate kombinatsioonide arv, mida bakterisse sisestatud DNA osised pidid võtma, enne kui saavutasid ühtse püsiva ahela.

Kaudselt moodustasid teadlased ülalkirjeldatud katsetega endalegi ootamatult E.coli bakteri baasil n positsioonilise arvutussüsteemi (nagu näiteks arvutites kasutatavad kahend-, kaheksand- vms positsiooniline arvutussüsteem), kus n tähistab siis erinevate DNA osiste arvu, millised peavad moodustama erinevaid kominatsioone. Arusaadavalt loob taolise biloogilise mikrosüsteemi kasutuselevõtt enneolematult uued võimalused muuhulgas protsessorite ja salvestusseadmete ehitamiseks. Arvestades, et näiteks ühte kohvitassi mahub tagasihoidlikult öelduna miljoneid miljardeid baktereid, millest igaüks võib omakorda sisaldada kümneid DNA ahela osiseid, võib vaid ette kujutada, palju selline bakterikooslus võib informatsiooni salvestada või ühes ajaühikus töödelda.