Лента TH Статьи о науке и технике


Разработанна транзисторная модель клетки

∴ 184

Разработанна транзисторная модель клетки

Новый необычный подход к моделированию биологических систем испытали специалисты Массачусетского технологического института. Специалисты данного института проводили исследования в изучении клетки тканей. После проведенных исследований, они создали высокоточную схемы клетки из транзисторов, которая наглядно показывает, как работает настоящая клетка.

Человечество давно пытается создать логическую микросхему, имитирующую работу клетки, ее обмен веществ, а так же способную распознавать и подавать сигналы, как настоящая клетка.

Исследования биологов показали, что если в клетках присутствуют определенные химические вещества, то клетка ведет себя определенным образом. Если же такие вещества отсутствуют — то клетка, соответственно, ведет себя иначе.

Как утверждает ведущий автор новой работы Рахул Сарпешкар, работа клетки гораздо более сложна, чем считалось ранее. Поэтому специалисты обратились за помощью к полузабытой, но ныне неиспользуемой аналоговой электронике. Благодаря этой технике, специалистам удалось смоделировать два типа взаимодействий между ДНК и белками.

В новой схеме, как и в транзисторной, использовались транзисторы, однако теперь в них использовалось не два состояния — открыт, закрыт (как это было ранее), а много промежуточных состояний с проводимостью той или иной степени. Благодаря этому, можно более точно проследить поведение клетки, в зависимости от концентрации тех или иных веществ в ней.

Разумеется, что чем больше реакций вы собираетесь провести, тем большее количество транзисторов вам понадобится. Примечательно, что аналоговые схемы позволяют обойтись небольшим числом элементов, тогда как в двоичных схемах это число нарастает лавинообразно.

Благодаря данной разработке, ученым удалось воспроизвести эффект постепенного увеличения концентрации двух различных белков внутри клетки. В результате этого опыта выяснилось, что обе клетки, под воздействием этих белков, порождали другие белки. Однако действовали исходные вещества по разному: первое вещество давало команду ДНК на увеличение синтеза, а второе деактивировало еще белок, который тормозил синтез. Для того чтобы произвести эти опыты, понадобились схемы, состоящие всего лишь из восьми транзисторов каждая.

Несомненно, в будущем ученые будут производить исследования на более сложных схемах, в которых будут проходить тысячи реакций. Но начало этому положено уже сегодня. Эти опыты помогут ученым разобраться в тонкостях перекрестного влияния биохимических сигналов. Данная разработка показывает нам, насколько велики возможности аналогового подхода.