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05.06.11 · 12:08 Uhr

DNA berechnet Quadratwurzeln

Kategorie: Technik  ·  Kommentare: 1

Telepolis berichtet über eine Arbeit von Lulu Qian und Erik Winfree.

(Deren Report "Scaling Up Digital Circuit Computation with DNA Strand Displacement Cascades" ist vorgestern in "Science" erschienen.)

Die grundsätzliche Funktionsweise eines DNA-Computers wurde mal 2005 bei "bild der wissenschaft" erklärt:

Ein so genanntes Restriktionsenzym spaltet DNA-Moleküle an genau definierten Bausteinabfolgen, und eine so genannte Ligase fügt zwei zueinander passende Erbgutfragmente zusammen.

Eingegeben werden die Daten in Form von synthetischen DNA-Molekülen mit bekannter Sequenz. Als "Software" fungieren ebenfalls kurze DNA-Fragmente, deren Sequenz je nach Aufgabe der gewünschten Rechenoperation angepasst werden kann. Auch das Auslesen erfolgt mithilfe von Erbgutfragmenten, an die bestimmte Markermoleküle gekoppelt sind.

Bei einer Rechenoperation spaltet das Restriktionsenzym die eingegebenen DNA-Stücke an einer ganz bestimmten Stelle. Dabei entsteht der eigentliche Datenträger, ein DNA-Fragment, bei dem einer der beiden Stränge ein kurzes Stück übersteht. An dieses überstehende Ende lagert sich mithilfe der Ligase ein Software-Molekül an, das ebenfalls ein überstehendes Ende besitzt. Die Bausteinabfolgen der beiden Enden müssen dabei genau zusammenpassen.

Auf diese Weise entsteht ein neues Daten-Molekül, das wiederum vom Restriktionsenzym gespalten wird, diesmal jedoch an einer anderen Stelle. So gelang es den Wissenschaftlern, bei jedem Schritt neue Datenträger zu erzeugen, die sich von den vorher produzierten durch ihre Länge unterscheiden. Zum Auslesen werden die markierten Output-Fragmente hinzugegeben und die entstandenen Bruchstücke nach ihrer Länge geordnet.

In der neuen Arbeit geht es jetzt darum, daß mit DNA-Computern Quadratwurzeln aus 4-Bit-Zahlen gezogen wurden. (Das dauerte freilich 6-10 Stunden, ist also von praktischer Nutzbarkeit noch weit entfernt.)

 

Autor: Thilo· 1 Kommentar· Permalink· Trackback-URL

Tags: Berechnung· Computer· DNA· Information· Wurzel