مترجم: نادر يارمحمدي
ارتباط بين رشته‌اي زيست‌شناسي و مهندسي، كه با نام زيست‌شناسي مصنوعي نيز شناخته مي‌شود، به سرعت در حال رشد است و چشم‌اندازهاي جديدي را به روي ما مي‌گشايد كه تا چندي پيش به ندرت قابل تصور بود. محققان در پژوهشي جديد نشان مي‌دهند كه چگونه مي‌توان سلول‌هاي زنده را تحريك كرد تا مثل روبات‌ها و رايانه‌هاي كوچك محاسبات انجام دهند.
نتايج مطالعات جديد پيامدهاي قابل توجهي در اين موارد دارند؛ طراحي هوشمندانه دارو، انتقال داروهاي هوشمند، توليد انرژي سازگار با محيط‌زيست، تكنولوژي‌هاي تشخيصي كم‌هزينه و حتي توسعه نانوماشيني‌هاي آينده نگري كه قادر به شكار سلول‌هاي سرطاني يا خاموش كردن ژن‌هاي معيوب هستند.
گرين محقق طرح در اين باره مي‌گويد: «ما از تعاملات بين دوRNA كه بسيار قابل پيش‌بيني و قابل برنامه‌ريزي هستند استفاده مي‌كنيم تا تعيين كنيم اين مدارها چه كاري مي‌توانند انجام دهند؛ اين بدان معني است كه ما مي‌توانيم از نرم‌افزار‌هاي كامپيوتري براي ايجاد توالي RNA استفاده كنيم تا به شيوه‌اي كه مورد نظر ماست در يك سلول رفتار كنند، اين باعث مي‌شود روند طراحي بسيار سريع‌تر انجام شود.»
امكان استفاده از DNA و RNA، اين مولكول‌هاي حيات، براي انجام محاسبات كامپيوتري اولين بار در سال 1994 در دانشگاه كاليفرنياي جنوبي به نمايش گذاشته شد. از آن موقع، پيشرفت سريع و قابل توجهي در اين زمينه رخ داده است و به تازگي چنين محاسبات مولكولي در سلول‌هاي زنده با موفقيت انجام شده است. (معمولاً سلول‌هاي باكتريايي براي اين هدف به كار گرفته مي‌شوند چراكه ساده‌تر و دستكاري در آنها راحت‌تر است.)
اين به محققان اجازه مي‌دهد تا مدارهاي RNA طراحي كنند كه مي‌شود آنها را زماني در مدار طراحي شده فعال كرد كه يك رشته مكمل RNA به يك دنباله RNA كه در معرض اتصال قرار گرفته متصل مي‌شود. اين اتصال رشته‌هاي مكمل عادي و قابل پيش‌بيني است، به اين صورت كه نوكلئوتيد A هميشه با U و C هميشه با G جفت مي‌شود.
با وجود تمام عناصر پردازشگر مدار كه با استفاده از RNA ساخته شد و توانايي تقبل دفعات نجومي از توالي‌هاي بالقوه را دارد، قدرت واقعي اين روش تازه توصيف شده در توانايي آن در اجراي همزمان عمليات‌هاي بسيار به طور همزمان است. اين ظرفيت پردازش موازي اجازه محاسبات سريع‌تر و پيچيده‌تر را در حالي مي‌دهد كه از منابع محدود سلول هم به طور كارآمدي استفاده مي‌كند.
طبق گفته محققان، مرحله بعدي تحقيق، بر استفاده از فناوري نوپاي RNA براي توليد به اصطلاح شبكه‌هاي عصبي در درون سلول‌هاي زنده تمركز خواهد كرد. مدارهايي كه قادر به تجزيه و تحليل طيف وسيعي از ورودي‌هاي تحريك‌كننده و مهاركننده، تعيين ميانگين آنها و ارائه يك خروجي هنگام رسيدن به آستانه خاصي از فعاليت هستند، بسيار شبيه به حالتي است كه يك نورون سيگنال‌هاي دريافتي از ساير نورون‌ها را ميانگين مي‌گيرد. در نهايت محققان اميدوارند سلول‌ها را براي ارتباط با يكديگر، از طريق سيگنال‌هاي مولكولي قابل برنامه‌ريزي، تحريك كرده و يك شبكه واقعاً تعاملي مانند مغز شكل دهند.
گرين با اشاره به آينده‌اي كه در آن سلول‌هاي انساني به موجودات كاملاً قابل برنامه‌نويسي با قابليت‌هاي بيولوژيكي گسترده تبديل خواهند شد، افزود: «از آنجا كه ما از RNA كه يك مولكول جهاني حيات است استفاده مي‌كنيم، مي‌دانيم كه اين تعاملات همچنين مي‌توانند در سلول‌هاي ديگر هم عمل كنند، بنابراين روش ما يك استراتژي كلي را فراهم مي‌كند كه مي‌تواند به ارگانيسم‌هاي ديگر هم منتقل شود.»
منبع: ساينس ديلي
