Un transcriptor es un dispositivo similar a un transistor compuesto de ADN y ARN en lugar de un material semiconductor como el silicio . Antes de su invención en 2013, el transcriptor se consideraba un componente importante para construir computadoras biológicas . [1]
Para funcionar, una computadora moderna necesita tres capacidades diferentes: debe ser capaz de almacenar información , transmitir información entre componentes y poseer un sistema básico de lógica . [2] Antes de marzo de 2013, los científicos habían demostrado con éxito la capacidad de almacenar y transmitir datos utilizando componentes biológicos hechos de proteínas y ADN . [2] Se habían demostrado puertas lógicas simples de dos terminales , pero requerían múltiples capas de entradas y, por lo tanto, eran poco prácticas debido a dificultades de escala. [3]
El 28 de marzo de 2013, un equipo de bioingenieros de la Universidad de Stanford dirigido por Drew Endy anunció que habían creado el equivalente biológico de un transistor, al que llamaron "transcriptor". Es decir, crearon un dispositivo de tres terminales con un sistema lógico que puede controlar otros componentes. [2] [3] El transcriptor regula el flujo de la ARN polimerasa a través de una cadena de ADN utilizando combinaciones especiales de enzimas para controlar el movimiento. [1] Según Jerome Bonnet, miembro del proyecto, "la elección de las enzimas es importante. Hemos sido cuidadosos al seleccionar enzimas que funcionan en bacterias, hongos, plantas y animales, de modo que se puedan diseñar biocomputadoras dentro de una variedad de organismos". [1]
Los transcriptores pueden replicar las puertas tradicionales AND , OR , NOR , NAND , XOR y XNOR con sus equivalentes, que Endy denominó "puertas de lógica integrasa booleana (BIL)", en un proceso de una sola capa (es decir, sin requerir múltiples instancias de las puertas más simples para construir otras más complejas). [2] [3] Al igual que un transistor tradicional, un transcriptor puede amplificar una señal de entrada. [1] Un grupo de transcriptores puede realizar casi cualquier tipo de computación, incluidos el conteo y la comparación. [2] [4]
Stanford dedicó el diseño de la puerta BIL al dominio público , lo que puede acelerar su adopción. [1] Según Endy, otros investigadores ya estaban utilizando las puertas para reprogramar el metabolismo cuando el equipo de Stanford publicó su investigación. [4]
La computación por transcriptor todavía es muy lenta; pueden pasar varias horas entre la recepción de una señal de entrada y la generación de una salida. [5] Endy dudaba de que las biocomputadoras fueran alguna vez tan rápidas como las computadoras tradicionales, pero agregó que ese no es el objetivo de su investigación. "Estamos construyendo computadoras que funcionarán en un lugar donde tu teléfono celular no funcionará", dijo. [2] Los dispositivos médicos con computadoras biológicas incorporadas podrían monitorear, o incluso alterar, el comportamiento celular desde el interior del cuerpo de un paciente. [1] ExtremeTech escribe:
Sin embargo, en el futuro, el potencial de los ordenadores biológicos reales es inmenso. Básicamente, estamos hablando de ordenadores totalmente funcionales que pueden percibir su entorno y luego manipular a sus células anfitrionas para que hagan prácticamente cualquier cosa. Los ordenadores biológicos podrían utilizarse como un sistema de alerta temprana de enfermedades o simplemente como una herramienta de diagnóstico... Los ordenadores biológicos podrían decirle a sus células anfitrionas que dejen de producir insulina, que bombeen más adrenalina, que reproduzcan algunas células sanas para combatir enfermedades o que dejen de reproducirse si se detecta un cáncer. Los ordenadores biológicos probablemente harán innecesario el uso de muchos fármacos. [1]
Jay Keasling, ingeniero bioquímico de la Universidad de California en Berkeley, dijo que el transcriptor "demuestra claramente el poder de la biología sintética y podría revolucionar la forma en que calculamos en el futuro". [4]