Forskere ved det israelske Weizmann Institute of Science, under ledelse av professor Ehud Shapiro, her fotografert med sin assistent Yaakov Benenson, har gjort et gjennombrudd innen biologisk informasjonsteknologi.
Prøverøret i professorens hånd inneholder tusen milliarder programmerbare molekyler.
Shapiro gjør rede for sitt prosjekt i siste nummer av Nature. Det har ført til mye oppmerksomhet i andre medier. Hjemmesiden hans presenterer både detaljerte gjennomganger, spørsmål og svar, samt animasjoner og annen grafikk som forklarer hva det hele går ut på.
Det har med nanoteknologi å gjøre, det vil si å framstille informasjonsteknologi som tar så lite plass som overhodet mulig. Organisk materiale som DNA kan beskrives som IT-systemer på molekylær nivå som koder, manipulerer og overfører informasjon. Følgelig er det interessant å undersøke mulighetene for å påtvinge denne virksomheten en ytre manipulering.
De israelske forskerne har demonstrert en metode som realiserer dette. Data består av informasjon på DNA-molekyler, der sekvensen CTGGCT er vilkårlig valgt til å representere det binære symbolet "1", mens sekvensen CGCACG er "0". Denne dataen manipuleres av kombinasjoner av åtte andre typer DNA. Disse kombinasjonene utgjør programvaren. Forskerne mener metoden kan nyttes til å framstille 756 ulike programmer. Disse er svært enkle, av typen "inneholder DNA-tråden et likt antall enere?", "finnes det minst én ener i sekvensen?" eller "starter denne sekvensen med 1 og slutter den med 0?". I seg selv er disse spørsmålene helt uinteressante. Poenget er at de kan stilles, og at svarene som gis, er korrekte.
Kjøringen skjer ved at man blander sammen data- og programmolekylene i en prøverørsoppløsning og tilsetter to spesifikke enzymer. Enzymene spiller rollen som maskinvare. De gjør jobben, men har ellers ingenting med verken data eller program å gjøre. Når kjøringen er over, leter forskerne etter nye molekyler, der svarene er lagret. Disse har to tilstander, "ja" eller "nei".
I forsøket viser det seg at det tar gjennomsnittlig 1.000 sekunder å frambringe et svar fra et gitt molekyl. Siden alle molekylene "arbeider" parallelt, og det er tusen milliarder av dem i prøverøret, blir den gjennomsnittlige regnekapasiteten for prøverøret en milliard operasjoner per sekund.
Forskerne tror at det vil la seg gjøre å øke farten på beregningene, og finne fram til metoder for å stille spørsmål som gir praktisk mening. En visjon de har, er å lage biomolekylære "datamaskiner" som overvåker kroppen innenfra. Disse skal kunne finne ut hvordan unormale biokjemiske endringer skal korrigeres, og få kroppen - eller andre "datamaskiner" i kroppen - til å produsere de nødvendige medikamentene.
Målet er altså ikke å framstille biologisk-drevne PC-er, men å finne ut om hvordan organisk materiale kan (om)programmeres av mennesker.
