/ Новости

Создана цифровая память на основе ДНК
Создано запоминающее устройство на основе ДНК. Впервые для записи, хранения и перезаписи данных были использованы гены живого существа.
Группа биоинженеров из Стэнфордского университета – Джером Боннет, Пакпум Субсунторн и Дрю Энди – сообщила о создании первого перезаписываемого и энергонезависимого модуля цифровой памяти на основе ДНК. В устройстве используется технология обратимой инверсии (разворачивания на 180 градусов) определенных участков ДНК с помощью энзимов рекомбиназы – белков, разрезающих, переворачивающих и рекомбинирующих участки ДНК.
Статья «Накопление и перезапись цифровых данных в живых клетках посредством управляемой рекомбинации» с описанием устройства опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Созданная в Стэнфорде ячейка ДНК-памяти оперирует генетическим эквивалентом бита – базового двоичного кода, принимающего два взаимоисключающих значения: если участок ДНК сориентирован в одну сторону, фиксируется условный «ноль», если в другую – условная «единица».
Устройство, записывающее и стирающее информацию, представляет собой комбинацию двух клонированных вирусных энзимов – интегразы и эксцизионазы, – позаимствованных у бактериофага Bxb1 (вируса, использующего для репликации своего генома ДНК бактерий).
Запись информации осуществлялась на ДНК кишечных палочек.
Под действием интегразы участки ДНК палочек со встроенным «флюоресцентным» геном разрезались, разворачивались на 180 градусов (инвертировались) и «зашивались» обратно в хромосому, и под фиолетовой лампой бактерии начинали светиться красным («единица»). Под действием одновременно интегразы и эксцизионазы (кофактора) участок возвращался в исходную позицию, и бактерии светились зеленым («ноль»). Эти операции не приводили к гибели или вырождению бактерий и были обратимыми, то есть информацию на их ДНК можно было записывать и перезаписывать много раз.
Таким образом, используя алгоритм «адресации данных с помощью рекомбиназы», получивший название «модуля RAD» (recombinase addressable data module), можно модифицировать участки ДНК – записывать, стирать и опять записывать биты на одних и тех же хромосомах.
Чтобы уверенно управлять ДНК-ячейкой, необходимо точно контролировать режимы взаимодействия двух факторов и кофакторов рекомбиназы (интегразы и эксцизионазы), действующих разнонаправленно.
«Известно, как модифицировать нужный участок ДНК, притом необратимо, экспрессируя один специфический энзим. Но нам нужно было проделать это на одной и той же хромосоме неоднократно, разворачивая ДНК «туда-сюда». Проблема в том, что если одновременно задействовать оба энзима в неправильной пропорции, каждая клетка начнет выдавать свой результат, и выйдет хаос», – объясняет Джером Боннет.
В общей сложности потребовалось три года и 750 попыток, чтобы установить правильную пропорцию энзимов, позволяющую точно управлять ячейкой ДНК-памяти: кодировать, хранить и стирать бит информации в хромосомах кишечных палочек.
В конечном итоге один бит был записан и сохранялся в сотне поколений кишечных палочек, затем стерт, записан заново и сохранен на протяжении еще сотни поколений.
Следующим шагом станет создание RAD-памяти, запоминающей уже восемь бит, или один байт информации. Это, конечно, будет выглядеть эффектней, чем ДНК-устройство, хранящее один минимальный бит, так что рано или поздно в научной периодике появится статья, описывающая, как биоинженеры, записав на кишечных палочках сонет Шекспира, отправили его коллегам из другой лаборатории, где сонет считали, стерли, на тех же бактериях записали ответ и отправили «ДНК-письмо» обратно.
Впрочем, для стэнфордской команды смысл биопрограммирования заключается не в том, как быстро (процесс записи одного бита в RAD-модуле занимает почти сутки) и как много информации можно записать на ДНК, а в разработке базовых механизмов, позволяющих управлять информацией внутри клетки.
«Нас не особенно интересует, как именно будет использована эта технология: мы лишь создаем устойчивые и масштабируемые «биологические биты», чтобы передать их в руки тем, кто сможет подобные технологии разработать», – поясняет Боннет.
Запись информации на ДНК, например, можно использовать для раннего мониторинга рака и метастаз, инсталлируя счетчики, запоминающие число клеточных делений, непосредственно внутри клеток. Для записи и хранения информации можно использовать вирусные энзимы и «мусорные» участки человеческих ДНК, значительная часть которых представляет собой не что иное, как те же вирусные гены, которые инфицировали наших предков, только теперь такое инфицирование будет происходить направленно с целью записи нужных битов.
Наконец, устройства ДНК-памяти рано или поздно дополнят ДНК-компьютеры, делающие первые успехи – уже, например, созданы жидкие ДНК-процессоры, умеющие вычислять квадратный корень из двузначного числа.
Как именно будет использован огромный вычислительный потенциал биологических систем, покажет будущее, а пока, как признают сами авторы статьи, создание 8-битового элемента ДНК-памяти потребует усложнения существующей технологии на несколько порядков, так как в записи информации будут участвовать уже не два, а несколько десятков различных факторов и кофакторов рекомбиназы, заимствованных у разных вирусов.
Источник: http://www.gazeta.ru/science/2012/05/22_a_4596573.shtml
Поделиться в Живом Журнале
Стать расой бессмертных – главная эволюционно-историческая задача человечества в III тысячелетии
Имея мышление бессмертных, парадигму бессмертных в качестве мировоззренческой основы, такие люди обязательно реализуют подобные технологии, и мир радикально изменится. Эволюционная ветвь гомо сапиенс в очередной раз сделает крутой вираж и вынесет человечество к невообразимым высотам, туда, где раньше парили только избранные одиночки – бессмертные и боги.
ПодробнееРобот открыл холодильник и принес оттуда пиво
Немецкие разработчики научили гуманоидного робота-помощника TIAGo самостоятельно искать путь к холодильнику, открывать его и приносить пиво. Модульный суперкомпьютер NVIDIA Jetson TX2, служащий зрительным центром робота, позволил ему не только эффективно проложить путь, но и найти пиво запрошенной марки по этикетке.
ПодробнееВ Швеции попытаются создать электронные копии умерших людей
Руководство крупной сети шведских похоронных бюро «Феникс» поставило перед собой амбициозную цель: попытаться создать максимально правдоподобные электронные копии усопших людей.
ПодробнееУчёные из США разработали искусственный аналог глаза
Новое изобретение представили учёные из Школы инженерных и прикладных наук при Гарвардском университете — они создали искусственный глаз, работающий по принципу человеческого.
ПодробнееАмериканцы занялись разработкой реактивных дронов для истребителей
Массачусетский технологический институт по заказу ВВС США занялся разработкой компактных реактивных беспилотных летательных аппаратов, которые можно было бы запускать со стандартного подвеса для ракет под крылом истребителя. Новая разработка получила название Firefly.
ПодробнееToyota представила гуманоидного робота с экзоскелетным управлением
Компания Toyota представила гуманоидного робота T-HR3, управляемого с помощью экзоскелетного контроллера с шлемом виртуальной реальности. Система позволяет оператору управлять движениями робота на месте или передвигать его, а также чувствовать отдачу при взаимодействии с объектами.
ПодробнееЧеловекоподобный робот научился делать сальто
Специалисты Boston Dynamics научили прямоходящего робота Atlas выполнять сальто. Ролик с демонстрацией его новых способностей опубликован на YouTube-канале компании.
ПодробнееРобот-спасатель от Honda: пять «глаз» и 33 степени подвижности
На Конференции по робототехнике в Ванкувере компания Honda представила прототип робота-спасателя E2-DR. У новинки 33 степени подвижности, пять «глаз» и защищенный от пыли и влаги корпус.
ПодробнееToyota представила автомобиль-робот, в салоне которого сразу 2 водительских места
Казалось бы, суть самоуправляемых автомобилей заключается в том, чтобы максимально обеспечить удобство пассажиров и «убрать» из салона водителя, доверив контроль за ситуацией роботу. Вроде бы логичное решение, но вот автоконцерн Toyota думает иначе. Недавно они представили крайне продвинутую версию самоуправляемого авто. Только вот водительских мест в нем аж целых два.
ПодробнееRHP2 - гуманоидный робот, созданный для того, чтобы падать, подниматься и снова падать
Исследователи-робототехники во всем мире тратят безумно большое количество времени и усилий для того, чтобы предотвратить или уменьшить вероятность падения создаваемых ими роботов.
ПодробнееМифы и факты о сверхумном искусственном интеллекте
Станет ли искусственный интеллект лучшим изобретением человечества или же, наоборот, его худшей ошибкой?
Подробнее/ мнения экспертов и членов инициативной группы
- Кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник ТОИ ДВО РАН, композитор, философ
Виктор Юрьевич
Аргонов«Я думаю, что прежде, чем начать радикальную киборгизацию мозга, необходимо найти нейрокоррелят сознания. Имеет ли он физическую или чисто информационную природу в форме нейросигналов? Есть ли группа нейронов, которая непосредственно ответственна за сознание? Или, может быть, сознание порождается еще более мелкими объектами внутри нейронов...»
- Российский писатель-футуролог, журналист
Максим
КалашниковЧлен инициативной группы«Это то, что еще никто в мире не решился делать. Создание сверх- и постлюдей считаю спасением нас от вырождения и вымирания, обретением новой силы. Именно это может сделать Россию мировым лидером....»
- Доктор физико-математических наук, профессор, заведующий кафедрой биомедицинских систем Московского государственного института электронной техники, главный редактор журнала «Медицинская техника»
Сергей Васильевич
СелищевЧлен инициативной группы«Глобальных и неразрешимых технических проблем для создания полностью искусственного тела не существует. Все задачи понятны и потенциально решаемы...»
- Мастер ТРИЗ, вице-президент Международной ассоциации ТРИЗ, ректор Московского общественного института технического творчества
Александр Владимирович
Кудрявцев«Развитие технической цивилизации в конечном счете приведет к полной автономии человека от внешних обстоятельств. Техника свернется как тонкая пленка, как некая субстанция, пронизывающая человека...»
- Доктор физико-математических наук, профессор, заведующий отделом нейроинформатики Центра оптико-нейронных технологий НИИСИ РАН
Виталий Львович
Дунин-Барковский«Для создания искусственного тела нужен хороший мозг, интеллект. А он может быть и искусственным. Воссоздание органов — очень сложная и ресурсоемкая задача. При работе над искусственным интеллектом затраты минимальны, а результаты колоссальны...»
- Доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель наук России, является автором более 300 научных работ, в том числе 25 монографий
Александр Иванович
Галушкин«Я убежден в том, что нейросетевые технологии – это основа построения будущих систем управления роботами, т.е. мозга будущих роботов».
- Философ, профессор Оксфордского университета, известный своими работами об антропном принципе, основатель (вместе с Д. Пирсом) Всемирной ассоциации трансгуманистов
Ник
Бостром«Цифровой путь [бессмертия] – это наша возможность разработать технологию полного копирования мозга, когда мы могли бы создать очень подробную модель конкретного человеческого мозга и воспроизвести ее на компьютере. Тогда мы имели бы потенциал бесконечного существования, создавали бы запасные копии человека и тому подобное...»
- Доктор технических наук, профессор
Александр Александрович
БолонкинЧлен инициативной группы«Искусственное механическое тело будет обладать огромной силой и переносить экстремальные внешние условия: высокие температуры, давление, радиацию, космос...»
- Доктор медицинских наук, профессор, заведующий лабораторией роста клеток и тканей Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН
Борис Карпович
Гаврилюк«Для кожи киборга нужно просто сделать систему питания. А вообще... мы ведь несложно устроены! Есть всего несколько систем: кровеносная разносит кислород и питательные вещества, выделительная выводит отходы. Остальное — рабочие органы. Вначале можно сделать простейший живой организм. А потом более сложные системы...»
- Директор Центра клеточных и биомедицинских технологий Первого Московского государственного медицинского университета, специалист по осознанному управлению здоровьем, биотерапии и профилактике старения
Дмитрий Алексеевич
ШаменковЧлен инициативной группы«Тело постепенно становится искусственным, появляются новые ткани, замещающие существующие, новые средства коммуникации, так или иначе расширяющие пределы нашего тела. Безусловно, человек технологизируется. Поэтапно мы движемся к формированию кибернетического организма...»
- Художник, теоретик искусства, куратор Государственного центра современного искусства (Калининградский филиал)
Дмитрий Хаметович
БулатовЧлен инициативной группы«В ближайшем будущем гибридные схемы из комбинаций живых и неживых элементов позволят вернуть утраченные или изначально отсутствующие функции. И конечно, заметно усилить их по сравнению с обычными...»
- Доктор физико-математических наук, профессор, руководитель группы автоволновых процессов, заведующий лабораторией Института прикладной физики РАН
Владимир Григорьевич
ЯхноЧлен инициативной группы«Думаю, что именно понимание закономерностей в иерархии механизмов управления живыми системами позволит создать основу для производства эффективно работающих искусственных органов и имитаций тел человека.»
- Руководитель Кластера космических технологий и телекоммуникаций Фонда Сколково, космонавт-испытатель, член Российской академии космонавтики
Сергей Александрович
Жуков«Я абсолютно убежден в том, что движение «2045» появилось в нужное время в абсолютно нужном месте, потому что верю в великое будущее России, ее подъем после временных трудностей».
- Биофизик, председатель междисциплинарного семинара по трансгуманизму и научному иммортализму РФО РАН, директор по науке компании «КриоРус», член Координационного совета и один из основателей Российского трансгуманистического движения
Игорь Валентинович
Артюхов«Как самолет оказался эффективнее птицы, как подводная лодка плавает быстрее, чем кит, так и искусственное тело в какой-то момент догонит и перегонит тело естественное...»
- Доктор философских наук, профессор, главный научный сотрудник Института философии РАН, сопредседатель Научного совета РАН по методологии ИИ
Давид Израилевич
Дубровский«... этот проект ["Россия 2045"], безусловно, заслуживает всемерной поддержки. Он инициирован молодыми людьми, полными веры в свою высокую миссию. Это яркий акт пассионарности... вызов нашей академической общественности, среднему, сероватому научному сознанию, лишенному порывов вдохновения».