Клетки учатся считать

Можно ли считать клетки умными? Помимо множества функций, которые они выполняют в человеческом организме, возможно, к ним прибавится еще несколько. Сама по себе клетка микроскопична, но все же представляет собой сложный объект, который в состоянии существовать самостоятельно. Однако ученые пошли дальше стандартных процессов питания, дыхания и выделения, они создали клетки, которые смогут выполнять простые операции, считать и вычислять, совершая логические построения.

Это необходимо для того, чтобы сами клетки организма на уровне биохимии смогли стать базисом для будущих органов, выращиваемых или имплантируемых. Принцип действия таких органов или их частей будет сопоставим с работой компьютера, поскольку, умея вычислять, они смогут реализовывать определенную программу.

Честь открытия принадлежит швейцарским ученым из Федерального технологического института. Они использовали эмбриональные клетки, взятые из образцов почечной ткани. В исследуемые клетки были помещены версии цифровых логических цепочек, основанные на биохимической составляющей. Все модифицированные таким образом клетки превращаются в сложное логическое устройство, которое в состоянии суммировать или вычитать двоичные числа, которые закодированы в биохимическом коде.

Мартин Фассенеггер и группа ученых, которую он возглавляет, использовали как биотранзисторы, которые имеют разную проводимость, молекулы антибиотика эритромицина, а также молекулы флоретина – препарат на основе белка, который активирует нервные клетки. При помощи транзисторов, которые имеют разную степень проводимости, биоинженеры смогли создать логические элементы молекулярного уровня на биохимической основе.

Из транзисторов сформировали логические цепочки, которые представляют собой аналоги главных логических «И», «Не» и «Или». Суть работы клетки состояла в том, что при входе элемента срабатывал сигнал в двоичном коде, имеющий биохимическую кодировку, а когда элемент выходил, в качестве результата клетка формировала белок, который окрашивал саму клетку в красный или зеленый цвет. Если же логический биоэлемент при входе не подавал сигналов, клетка не обрабатывала информацию и не окрашивалась.

При этом очень важным является то, что все происходящие вычисления и реакции на логический элемент никак не влияют на обычную жизнедеятельность клетки. Именно поэтому даже такие искусственно созданные вычисляющие клетки могут прижиться и нормально существовать в организме человека, оставаясь по-прежнему функциональными, но и выполняя дополнительные операции.

К сожалению, пока что существует одна проблема – тот результат, который получила одна клетка, не может служить входным элементом для другой клетки. Сейчас ученые уже проводят эксперименты в этой области, чтобы обеспечить совместимость сигналов результата и входного элемента. Если это получится сделать, то из вычислительных клеток можно будет создавать более-менее большие биосистемы, которые смогут выполнять роль внутренних имплантируемых компьютеров.

Данные клетки, созданные Цюрихскими учеными относятся к самым сложным биоэлементам, основанным на логических цепях. Более того, подобные клетки могут быть созданы на основе любых тканей пациента, благодаря чему такие современные микропроцессоры не будут отторгаться после имплантации. Подобные вычислительные биосистемы смогут проводить диагностирование болезни, лечить человека, а также совмещать живой организм с электронным устройством для исследования и лечения.