Computación molecular, un paradigma para el diseño de sistemas complejos
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Loading ...Un grupo de investigadores del CalTech (California Institute of Technology), dirigido por el profesor Erik Winfree, está intentando aprender de la biología molecular sobre los mecanismos de programación que condicionan el comportamiento de las células a partir del código representado en el ADN. Nadie duda de que el cuerpo humano es un sistema complejo y por eso los investigadores trabajan en la simulación de procesos biológicos para aplicarlos en los procesos de computación. Un ejemplo reciente del que hace poco hablamos es la Gestión del tráfico de servidores web inspirada en el baile de las abejas).
El grupo DNA and Natural Algorithms de CalTech ha definido su “Research Agenda” a partir de tres cuestiones básicas sobre la vida:
How can life arise from a mixture of inert molecules?
How does the body develop from a single cell?
How does the mind arise from a collection of simple neurons?
Erik Winfree dice que tras estas cuestiones subyace la noción de algoritmo. A partir de una pequeña cantidad de información, la naturaleza es capaz de crear y organizar estructuras biológicas complejas con un comportamiento predeterminado, que a su vez tienen una capacidad evolutiva y de reproducción.
Según se ha publicado en NewScientist y TheScientist, los avances de este grupo van por buen camino. El pasado año crearon los elementos básicos para crear circuitos lógicos (AND, NOT y OR) basados en cadenas de ADN. En computación molecular, la codificación binaria (niveles “1″ y “0″) se logra mediante altas y bajas concentraciones de determinados fragmentos de ADN. Estas “señales químicas” se generan a partir de la amplificación, aumentando la concentración de determinado ADN en las moléculas.
Ahora han logrado desarrollar un mecanismo para amplificar la “señal química” en determinadas moléculas, sin necesidad de utilizar encimas. Este nuevo mecanismo para el desarrollo de circuitos bioquímicos se puede aplicar a cualquier secuencia de ADN, a diferencia del método PCR que solo podía ser aplicado a una tarea específica.
“Artificial biochemical circuits are likely to play as large a role in biological engineering as electrical circuits have played in the engineering of electromechanical devices. Toward that end, nucleic acids provide a designable substrate for the regulation of biochemical reactions. However, it has been difficult to incorporate signal amplification components. We introduce a design strategy that allows a specified input oligonucleotide to catalyze the release of a specified output oligonucleotide, which in turn can serve as a catalyst for other reactions.”
