DNA-Computer: Weizmann Institut
leitete IT-Zeitenwende ein
Bislang galt es als reine Vision:
Biomolekulare Computer, die aus DNA und anderen biologischen
Molek?len bestehen, existieren heute nur in einigen wenigen
Speziallabors, weit entfernt vom normalen Computerbenutzer. Jetzt
aber haben Tom Ran und Shai Kaplan, Forschungsstudenten im Labor von
Prof. Ehud Shapiro im Fachbereich Biologische Chemie und
Computerwissenschaften und Angewandte Mathematik am Weizmann
Institut, einen Weg gefunden, "benutzerfreundliche" mikroskopische
Computergeräte zu entwickeln, die komplexe Berechnungen und
komplizierte Datenabfragen durchf?hren können. Damit beginnt eine
neue Zeitenrechnung in der IT.
Shapiro und sein Team
hatten bereits im Jahr 2001 den ersten autonomen, programmierbaren
DNA-Computer vorgestellt. Dieses Gerät war so klein, dass eine
Billion davon in einen Wassertropfen passten, und es konnte einfache
Kalkulationen wie die ?berpr?fung von zwei verschiedenen Ziffern
durchf?hren, um festzustellen ob eine gerade Anzahl einer der beiden
Ziffern vorhanden ist. Eine modernere Version des Geräts, die im
Jahre 2004 geschaffen wurde, identifizierte Krebs in einem
Reagenzglas und sonderte ein Molek?l ab, um ihn zu vernichten. ?ber
die etwas beunruhigende Möglichkeit hinaus, dass solche biologischen
Geräte eines Tages in den Körper injiziert werden könnten - als eine
Art "Körperzellenarzt", der die Krankheit lokalisiert und ihre
Verbreitung verhindert - ist es vorstellbar, dass biomolekulare
Computer gleichzeitig Millionen von Kalkulationen
durchf?hren.
Shapiro und sein Team haben, wie heute online in
Nature Nanotechnologie veröffentlicht wird, ein fortschrittliches
Programm f?r biomolekulare Computer entwickelt, das es ihnen
ermöglicht logisch zu "denken". Gleichzeitig erstellte das Team ein
Compilerprogramm zur ?berbr?ckung zwischen einer höheren
Programmiersprache und einem DNA-Computercode. Beim ?bersetzen lie?
sich die Fragestellung wie folgt eingeben: Sterblich (Sokrates)?.
Beim Kalkulieren der Antwort wurden verschiedene DNA-Stränge, die
die Regeln, Fakten und Fragestellungen repräsentierten, in einem
Robotersystem assembliert und in einem hierarchischen Prozess auf
einen Treffer durchsucht. Die Antwort wurde mit dem Aufleuchten
eines gr?nen Lichts kodiert: Einige der Stränge hatten die
biologische Version eines Lichtsignals - sie verf?gten ?ber ein
nat?rlich fluoreszierendes Molek?l, das an ein weiteres Protein
angebunden war, das das Licht verdeckte. Ein spezielles Enzym, das
von der Stelle der korrekten Antwort angezogen wird, beseitigte die
"Verdeckung" und lie? das Licht aufleuchten. Die winzigen
Wassertropfen, die die biomolekularen Datenbanken beinhalten, waren
dazu befähigt, sehr schwierige Fragestellungen zu beantworten, und
sie leuchteten in einer Farbkombination auf, die die komplexen
Antworten repräsentierten.
Das Weizmann Institut in Rehovot,
Israel, gehört weltweit zu den f?hrenden multidisziplinären
Forschungseinrichtungen. Seine 2600 Wissenschaftler, Studenten,
Techniker und anderen Mitarbeiter sind in einem breiten Spektrum
naturwissenschaftlicher Forschung tätig. Zu den Forschungszielen des
Instituts gehören neue Möglichkeiten im Kampf gegen Krankheit und
Hunger, die Untersuchung wichtiger Fragestellungen in Mathematik und
Informatik, die Erforschung der Physik der Materie und des
Universums und die Entwicklung neuer Werkstoffe und neuer Strategien
f?r den Umweltschutz.
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(2009-08-04)
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Bislang galt es als reine Vision:
Biomolekulare Computer, die aus DNA und anderen biologischen
Molek?len bestehen, existieren heute nur in einigen wenigen
Speziallabors, weit entfernt vom normalen Computerbenutzer. Jetzt
aber haben Tom Ran und Shai Kaplan, Forschungsstudenten im Labor von
Prof. Ehud Shapiro im Fachbereich Biologische Chemie und
Computerwissenschaften und Angewandte Mathematik am Weizmann
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Computergeräte zu entwickeln, die komplexe Berechnungen und
komplizierte Datenabfragen durchf?hren können. Damit beginnt eine
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