Wissenschaftler entwickeln ersten biologischen Computer, der die Funktionsweise des DNA nachempfingt

Wissenschaftler entwickeln ersten biologischen Computer, der die Funktionsweise des DNA nachempfingt

In einem bahnbrechenden Durchbruch haben Wissenschaftler erfolgreich den ersten biologischen Computer entwickelt, der die Funktionsweise des DNA nachempfingt. Diese innovative Technologie könnte in Zukunft revolutionäre Auswirkungen auf die Computertechnologie haben. Der biologische Computer, der auf der Basis von DNA-Molekülen funktioniert, arbeitet nach völlig neuen Prinzipien und könnte somit neue Wege für die Datenverarbeitung und Speicherung eröffnen. Die Forscher sind zuversichtlich, dass ihre Entdeckung einen wichtigen Schritt in Richtung einer neuen Generation von Computern darstellt, die leistungsfähiger, energieeffizienter und umweltfreundlicher sind als die aktuellen Systeme.

Wissenschaftler entwickeln ersten biologischen Computer, der DNAStruktur nachempfingt

Die Wissenschaft bringt uns immer näher an die Technologie heran, indem sie neue Forschungsbahnen eröffnet, um bestehende Geräte zu verbessern. Eines der ambitioniertesten Ziele der Forscher in der Computertechnik ist es, die Struktur der DNA-Moleküle nachzuahmen, um Informationen zu speichern und komplexe Computerprobleme zu lösen.

Die DNA-Computertechnik

Die DNA-Computertechnik ermöglicht es, Daten aufzuzeichnen, die biologischen Computern als Nahrung dienen, einer Zweig der Informatik, die untersucht, wie natürliche Elemente verwendet werden können, um Informationen zu verarbeiten und zu speichern oder Algorithmen zu entwickeln, um Probleme zu lösen. Bisher gibt es kein synthetisches System, das Informationen speichern und gleichzeitig Aufgaben ausführen kann.

Ein Studium der North Carolina State University (NC State) und der Johns Hopkins University hat jedoch gezeigt, dass es möglich ist, DNA so zu verpacken, dass es beide Funktionen ausführen kann, indem es Ketten von Nukleinsäuren verwendet. Die Systeme könnten Daten speichern, lesen, verschieben, löschen und neu schreiben, ohne die Struktur der Kette zu beschädigen.

Biologische Computer: Die Zukunft der Datenverarbeitung?

Biologische Computer könnten Aktionen ausführen, die denen von konventionellen Computern ähneln. Die Forschung hat gezeigt, dass die Technologie machbar ist, aber noch weit entfernt von der Realität ist. Die Speicherung von DNA-Daten könnte langfristig nützlich sein, aber es wäre schwierig, eine DNA-Technologie zu entwickeln, die die gesamte Bandbreite von Operationen von traditionellen elektronischen Geräten abdeckt, sagt der Molekularbiologe Albert Keung von NC State.

Erster biologischer Computer in Funktion

Die DNA ist ein Informationsüberträger, und die Wissenschaft hat gezeigt, dass die chemischen Ketten theoretisch jede Informationssequenz speichern können. Die Wissenschaftler haben diese Eigenschaften genutzt, um Methoden zu entwickeln, um Daten in diese Ketten einzufügen.

Die DNA-Moleküle folgen einem Baum-System, um Informationen zu speichern, und können sie auch bearbeiten, ohne den Code zu verlieren. Die Forscher können auf die Daten zugreifen, indem sie sie von den Nanofasern unterscheiden, die die Kette bilden. Dies ermöglicht es, sie in Form von RNA zu kopieren, um sie zu verarbeiten oder Teile der DNA-Sequenz neu zu schreiben.

Das Datenübertragungssystem ist nicht nur machbar, sondern auch kostengünstig und hat ein enormes Potenzial für die Zukunft. Die Ketten können bei einer Temperatur von etwa 4 Grad Celsius gespeichert werden und haben eine Lebensdauer von über 1.000 Jahren. Wenn die Speichertemperatur noch niedriger ist, könnten sie sogar Millionen von Jahren halten.

Der Platz ist auch kein Problem, um dieses System zu nutzen. Die DNA-Ketten können Daten für etwa 1.000 Computer in dem Raum einer Radiergummi bereitstellen, wie Keung versichert. Die biologische Computertechnik könnte die Funktionsweise von riesigen Datenbanken auf der ganzen Welt ändern.

Das in den USA durchgeführte Studium hat das Potenzial der biologischen Computertechnik gezeigt, aber es fehlt noch viel, bevor biologische PC in die Haushalte kommen. Der biologische Computer konnte bisher ein Sudoku lösen und einfache Schachzüge ausführen, etwas, das aktuelle Supercomputer nicht können.