La investigación de la Universidad de Newcastle ofrece información importante sobre cómo podríamos convertir el ADN en una estructura de datos ecológica por diseño que organiza los datos como las computadoras convencionales.
El equipo, dirigido por investigadores de la Escuela de Computación de la Universidad de Newcastle, creó nuevas estructuras dinámicas de datos de ADN capaces de almacenar y recordar información de forma ordenada a partir de moléculas de ADN. También analizaron cómo estas estructuras pueden interactuar con el ácido nucleico externocircuitos de computación.
Publicando sus hallazgos en la revista Comunicaciones de la naturaleza, los científicos presentan un in vitro implementación de una estructura de datos de pila utilizando polímeros de ADN. Desarrollado como un sistema de reacción química de ADN, el sistema de pila es capaz de registrar combinaciones de dos señales de ADN diferentes 0 y 1, liberar las señales en la solución en orden inverso y luegovolver a grabar.
La pila, que es una estructura de datos lineal que sigue un orden particular en el que se realizan las operaciones, almacena y recupera información cadenas de señales de ADN en un orden de último en entrar, primero en salir mediante la construcción y truncamiento de "polímeros" de ADN dehebras de ssDNA individuales. Dicha estructura de datos de pila puede eventualmente integrarse en una in vivo contexto para almacenar ARN mensajeros e invertir el orden temporal de una respuesta de traducción, entre otras aplicaciones.
El profesor Natalio Krasnogor, de la Escuela de Computación de la Universidad de Newcastle, quien dirigió el estudio, explica: "Nuestra civilización está hambrienta de datos y toda esa sed de procesamiento de información está teniendo un fuerte impacto ambiental. Por ejemplo, las tecnologías digitales contaminan más que la industria de la aviación,los 7000 centros de datos más importantes del mundo utilizan alrededor del 2% de la electricidad global y todos escuchamos sobre la huella ambiental de algunas criptomonedas.
"En los últimos años, se ha demostrado que el ADN es un sustrato excelente para almacenar datos y el ADN es un recurso renovable y sostenible. En Newcastle nos apasiona la sostenibilidad y, por lo tanto, queríamos comenzar a dar pequeños pasos hacia el diseño ecológico.procesamiento de información molecular en el ADN e ir más allá del simple almacenamiento de datos. Queríamos poder organizar it. En ciencias de la computación, las estructuras de datos son el núcleo de todos los algoritmos que ejecutan nuestra economía moderna; esto es así porque necesita una forma de tener una forma unificada y estandarizada de operar con los datos que se almacenan. Esto esqué permiten las estructuras de datos. Somos los primeros en demostrar una realización molecular de este componente crucial de la era de la información moderna ".
La coautora del estudio, la Dra. Annunziata Lopiccolo, investigadora asociada del Centro de Biología Sintética y Bioeconomía de la Universidad de Newcastle, agregó: "Si comenzamos a pensar en el almacenamiento de datos, inmediatamente nuestras mentes imaginan microchips electrónicos, unidades USB y muchas otras tecnologías existentes.Pero en los últimos años, los biólogos desafiaron el sector de los medios de almacenamiento de datos demostrando que la naturaleza del ADN, como un medio altamente estable y resistente, puede funcionar como un almacenamiento de datos cuaternario, en lugar de binario. En nuestro trabajo queríamos demostrar que es posibleutilizar el código cuaternario para crear entradas y salidas legibles en forma de señales programables, con una estructura de datos lineal y organizada. Nuestro trabajo amplía el conocimiento en el contexto del procesamiento de información a nivel de nanoescala. "
El coautor del estudio, el Dr. Harold Fellermann, profesor de la Escuela de Computación de la Universidad de Newcastle, agregó: "Nuestra estructura de datos biomoleculares, donde tanto los datos como las operaciones están representados por fragmentos cortos de ADN, se ha diseñado teniendo en cuenta las implementaciones biológicas.En principio, podemos imaginar que un dispositivo de este tipo se utilice dentro de una célula viva, como las bacterias, por ejemplo. Esto hace posible llevar potencia computacional a dominios a los que actualmente es difícil acceder con la informática electrónica tradicional basada en silicio.las estructuras de datos se pueden utilizar en el monitoreo ambiental, la biorremediación, la producción ecológica e incluso la nanomedicina personalizada ".
El coautor del estudio, el Dr. Benjamin Shirt-Ediss, investigador asociado de la Escuela de Computación de la Universidad de Newcastle, dijo: "Fue realmente interesante desarrollar un modelo computacional de la química del ADN y ver una buena concordancia con los resultados experimentales que surgen de lalab. El modelo computacional nos permitió controlar realmente el rendimiento de la estructura de datos de la pila de ADN; pudimos explorar sistemáticamente sus límites absolutos y sugerir futuras vías de mejora ".
El sistema de pila de ADN experimental constituye una prueba de principio de que una química de ADN polimerizante se puede utilizar como una estructura de datos dinámica para almacenar dos tipos de señal de ADN en un orden de último en entrar, primero en salir. Si bien se necesita más investigación para determinar elLa mejor manera posible de archivar y acceder a datos basados en ADN, el estudio destaca el enorme potencial de esta tecnología y cómo podría ayudar a abordar la creciente demanda de datos.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Newcastle . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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