Na łamach Instytutu Wyssa badacze z Uniwersytetu Harvard stworzyli represor. Tak w biologii określa się substancję oddziałującą na szybkość wytwarzania matrycowego RNA (mRNA). Ma też udział w zapisie genów. Innymi słowy stanowi jeden z podstawowych “modułów” (elementów) genetycznych dla przyszłych maszyn. Jest to uproszczony obraz. Represor w kontekście biologii syntetycznej, a ściślej wytwarzaniu od zera kodu genetycznego przypomina w pewien sposób lutownicę i cynę z układów elektronicznych. Badacze opracowali metodę programowania represora o czym doniósł związany z Harvardem rzecznik Instytutu Wyssa Benjadmin Boettner.

To zaś nic innego jak stworzenie za pomocą materiału biologicznego odpowiednika płyt drukowanych znanych z elektroniki. Liczba zastosowań jest tutaj szeroka. Poprawia zarówno metody diagnozowania ludzi, jak i usprawnienie terapii. Umożliwia również tworzenie leków w oparciu o procesy biochemiczne dokładniej sterowane niż dotychczas. Obok tego zaś pojawiają się nowe chemikalia za pomocą tworzenia sieci sztucznej inteligencji opartych o geny. Tworzą one mikrokomputery oparte o kod genetyczny. Formą programu jest ustalenie, jak będą reagował na substancje jakie spotkają w organizmie człowieka, w jak sposób przekażą informacje zwrotne. Pozwalają na utworzenie między innymi enzymów w środku komórki.

Działania te doczekały się już własnej nazwy ribokomputerów w ramach procesu znanego jako ribocomputing. Na Uniwersytecie Stanowym w Arizonie doczekały się one wcielenia w życie i nie stanowią już  modelu teoretycznego. Jest to krok ku tworzeniu maszyn hybryd jakie są znane z wizji futurystów, lub transhumanistów, bo łączą w sobie maszynę z ciałem biologicznym. Nie oznacza to, że wkrótce na ulicach pojawią się cyborgi ze sztucznymi sercami oraz mózgami. Tu istotniejsze jest zwrócenie uwagi na rodzenie się nowej gałęzi obliczeniowej. Zdolności intelektualne przeciętnego człowieka przekraczają zdolności obliczeniowe przeciętnych komputerów. Wraz z rozwojem ribokomputerów granica ta ulegnie przesunięciu, a nawet zatarciu.

Kluczem do zrozumienia technologii jest odkrycie, jak działa komputer. Jego szkielet stanowi płyta główna, czyli laminat pokryty ścieżkami łączącymi poszczególne elementy elektroniczne. Tutaj są wkładane inne elementy. Procesor zastępuje maszynie mózg i pełni funkcję kalkulatora. Pamięć przechowuje informacje potrzebne do liczenia oraz jej rezultaty. Zdjęcia z mediów społecznościowych, zapisy tekstu, czy programy komputerowe w swej bazowej formie są zbiorami danych do wyliczenia. Skutkiem tych obliczeń wykonywanych z częstotliwością około trzech miliardów na sekundę są pokazywane zdjęcia, skaczące postaci z gier, czy muzyka wydobywająca się z głośników.

Procesor wykorzystuje informacje o przepływie, lub zaniku prądu, co w informatyce nazywa się bitami. Wszelkie obwody wymagają logiki, czyli esencji tego jak się co liczy. Wyliczenia te są możliwe dzięki temu, że istnieją bramki logiczne, czyli miejsce w którym odnotowuje się, czy prąd płynie, lub też nie. Układy bramek logicznych NAND (NOT-AND), czy NOR (NOT-OR) na Politechnice w Munich przeniesiono ze świata komputerów na technologię ribokomputerów. Molekularne płyty logiczne to nic innego, jak przeniesienie sposobu działania procesora, lecz w kontekście środowiska biologicznego. Wedle wyników opublikowanych w “De novo-designed translation-repressing riboregulators for multi-input cellular logic” z listopadowego (2019) numeru Nature Chemical Biology autorstwa Jongmina Kima, Yu Zhou, Paula D. Carlsona oraz Maria Teichmanna badacze opracowali ponad sto represorów. Z nich piętnaście posiada możliwość łączenia równoległego w jednym układzie.

Profesor systemów biologicznych Harvarda Peng Yin wskazał, że osiągnięcie badaczy znajdzie zastosowanie w nowej generacji wytwórstwa biologicznego (biomanufacturing). Już teraz badacze pod kierunkiem Juliusa Lucka z Uniwersytetu Northwestern opracowali SHAPE-Seq, metodę łączenia tak wytworzonych układów z żywymi komórkami.

Od strony finansowej za badaniami stoi Fundacja Gatesów, Defense Threat Reduction Agency, a także związany z wojskiem USA Air Force Office of Science Research, co wskazuje duże możliwości zastosowań na polach od armii po wręcz eugenikę.


Jacek Skrzypacz