Шведские исследователи из Университета Гетеборга находятся на пути к созданию биологического компьютера. Уже сейчас изобретатели создали клетки, которые общаются между собой, как микросхемы. Это означает, что ученым удалось запрограммировать живые организмы на выполнение определенных целей. Не исключено, что в будущем получится программировать человеческие клетки, чтобы они помогали людям оставаться здоровыми и бороться с болезнями и токсинами.
Материалом для экспериментов послужили дрожжи. Ученые сконструировали биологическое вычислительное устройство, реализованное с помощью сети измененных клеток этого организма.
Дело в том, что клетки дрожжей умеют обмениваться между собой некоторой сигнальной информацией. Дрожжи — одноклеточные организмы со сложно устроенным геномом. Изменяя геном, шведы получили много разных вариантов — целую библиотеку из десятков видов клеток. В них они заложили разные реакции на сигналы.
Что подразумевается под сигналами? В межклеточном обмене информацией сигналом называется действие, когда одна клетка передает другой определенные молекулы. Проще говоря, каждая клетка выполняет условную программу: если что-то «чувствует», то в ответ на раздражитель продуцирует конкретные молекулы вещества.
Клетки «плавают» в одной среде, а провода в данном случае заменяют типы веществ, передающие сигнал. На каждый тип молекул откликаются клетки, призванные этот сигнал идентифицировать. Проблема в том, что набор молекул ограничен, и компьютерная логика здесь не действует. Однако шведские ученые преподнесли научному миру целую методологию, как делать так, чтобы клетки выполняли достаточно сложные функции.
В живой природе тоже есть аналогичный обмен информацией, но раньше нельзя было моделировать систему, решающую нужные ученым задачи, например, распознавание опасности, быстрое восприятие изменения среды.
Как пояснил РБК daily руководитель научной группы Frontomics биофизик Максим Годзи, следует ожидать, что в ближайшие годы появятся новые устройства, состоящие из сетей модифицированных живых клеток и выполняющие вычислительные функции и программы подобно компьютеру. Эти устройства не будут обладать высокой скоростью вычислений, зато в силу принципиально новой логики откроют дорогу к искусственному интеллекту.
«Известно, что клетка от природы обладает большой совокупностью различных рецепторов, реагирует на процессы в окружающей среде и оповещает о них соседние клетки. Основываясь на этом, можно предположить, что вышеуказанные биологические модули найдут применение в диагностике. Если соединить тысячи модифицированных клеток с избирательной восприимчивостью в сеть, то получится великолепный анализатор молекулярной среды. Анализ крови или проблемной ткани пациента сможет проводиться в пробирке, где находится такая вычислительная система, которая своими молекулярными сигналами сообщит нам развернутую природу заболевания, концентрацию токсинов и прочее, на что сейчас способна только геномная диагностика. Также можно спроектировать детальный анализатор экологической обстановки — колоссальный по своим свойствам биологический сенсор, регистрирующий малейшие колебания и отклонения», — прогнозирует ученый.
