/ 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
- Доктор биологических наук, профессор, заведующий лабораторией математической нейробиологии Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН
Александр Алексеевич
Фролов«Проблема создания искусственной памяти, сохраняющей содержимое естественной памяти индивидуального человека, хотя и является сложной, но представляется разрешимой...»
- Британский учёный-киборг. Доктор наук в области технической кибернетики (Институт теории информации и автоматизации Чешской АН, 1994). PhD в области электротехники (системы управления) (Имперский колледж Лондона, 1982)
Кевин
Уорвик«...Я прочел все ваши материалы, и большинство идей мне очень близки. Ваш план работ на ближайшие 30 лет меня восхищает!»
- 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...»
- Член-корр. РАН, профессор МГУ, заведующий лабораторией «Психология общения и психосемантика» (МГУ)
Виктор Федорович
Петренко«Возможно, вырабатывая своеобразную систему значений, не привязанную к нашему конкретному миру, с одной стороны, а с другой – разрабатывая изощренные техники медитации и психопрактики, мы выйдем на контакт с возможными мирами на глубинных медитативных уровнях...»
- Директор Всероссийского НИИ электрификации сельского хозяйства РАСХН
Дмитрий
Стребков«Мы предлагаем шесть стратегических проектов для будущего мира, которые позволят увеличить энергетическую безопасность и создать новое энергетическое снабжение Земли, не основанное на сжигании ископаемого топлива».
- Доктор биологических наук, заведующая лабораторией липидного обмена РНИИ геронтологии
Елена Владимировна
ТерёшинаЧлен инициативной группы«И не нужно бояться. Проект по созданию носителя для бессмертного разума очень нужен. Конечно, природа рождает умных, талантливых, гениальных людей, но они смертны. Человечество выходит из этого положения — создает книги. И знания так или иначе передаются потомкам. А представьте, гений будет работать вечно!..»
- Доктор биологических наук, профессор, заведующий лабораторией нейрофизиологии и нейроинтерфейсов биологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова
Александр Яковлевич
Каплан«К тому времени, когда мозг можно будет перенести в искусственное тело, роботы достигнут совершенства формы и будут выглядеть, как вполне приличное человеческое тело...»
- Исследователь и теоретик фантастики и альтернативной истории, литературный критик и публицист, социолог, соционик и военный историк
Сергей Борисович
Переслегин«... Проект «2045» требует немереного инженерного обеспечения. И я утверждаю, что и для России, и для всего мира единственная возможность преодолеть фазовый барьер – это решить не биологические задачи, не биотех, а решить задачу на удержание инженерии на критические 20 лет...»
- 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...»
- Автор концепции психонетики, разработчик методологии и методик деконцентрации, корпуса техник активизации сознания и прямой работы с сознанием.
Олег Георгиевич
Бахтияров"...«Россия 2045» заставит нас обсуждать очень серьезные вопросы, и это обсуждение приведет к серьезным переформулировкам. Я полагаю, произойдет смещение задач от продления жизни на управляемое развитие человека с выходом за пределы человеческих ограничений..."
- Доктор философских наук, профессор
Сергей Владимирович
Кричевский«...В таком теле, как бы там медицина ни боролась, увы, есть масса рисков, радиационных и прочих, которые пока непреодолимы. И мы не можем существовать вне Земли, в этой враждебной среде, не решив эти вопросы».
- 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...»
- Кандидат физико-математических наук, координатор международного проекта OpenWorm с российской стороны, научный сотрудник лаборатории Моделирования сложных систем ИСИ СО РАН им. А.П. Ершова
Андрей Юрьевич
Пальянов«...Когда мы разгадаем червя – мы поймем жизнь...»
- Доктор философских наук, канд. психологических наук, главный редактор журнала «Историческая психология и социология истории», профессор МГУ.
Акоп Погосович
Назаретян«Интеллект современного человека – это искусственный интеллект. Естественным осталось только то, что он на белковом носителе, т.е. естествен не интеллект, а мозг...»
- Председатель оргкомитета политической партии «Эволюция 2045», основатель движения «Россия 2045», президент конгресса GF2045
Дмитрий
ИцковСтрах перед умиранием, на которое запрограммированы наши биологические тела, словно сковал волю руководителей человечества и сформировал непреодолимое табу на публичное обсуждение и принятие решений по борьбе со смертью.