Въпросният биологичен микрокомпютър е плод на въображението на Дрю Енди /Andrew (Drew) David Endy (1970)/, професор по биоинженерство в Станфордския университет. В три научни статии, публикувани последователно за период от 13 месеца през 2012 и 2013 г., Енди и екип от изследователи в неговата лаборатория демонстрираха почти фантастично нещо – как нормална жива клетка може да се превърне в управляван многофункционален компютър.
Използвайки стандартни технологии за генно инженерство, учените са показали, че могат да превърнат Е. Коли в главен работен кон на микробиолозите, в послушна машина, способна да изпълнява основните компютърни функции: логически операции, съхранение на данни, пренос на данни. Освен това авторите продемонстрираха, че техните методи успешно работят с всеки друг вид живи клетки, а не само с бактерии от конкретен вид. ……………… филма в ядрото на ЕКоли
Това не означава, че именно тази работа е станала най-великото и наистина революционно постижение на съвременното биоинженерство. Други групи изследователи и по-рано постигнали подобни резултати в програмирането на клетките. Въпреки това, системата на Дрю Енди и неговият екип има в сравнение с тях едно голямо и неоспоримо предимство – способността да се усилва сигналът на информационния поток.
Функцията за усилване сигнала е тази, която прави тази система особено интересна и многообещаваща. Може да се каже, че реализацията на тази част в самата клетка е еквивалентна на появата на транзистори в електронното оборудване. Или пък това, което прави биомолекулярния компютър на Дрю Енди е наистина полезно за практика нещо.
Особено признание за този факт е, че вестникът за биологичното инженерство (Journal of Biological Engineering) е признал един от трите статии на Дрю Енди и екипа му - Engineered cell-cell communication via DNA messaging – за своя най-добрата публикация за годината. https://jbioleng.biomedcentral.com/articles/10.1186/1754-1611-6-16 - PMID: 22958599 PMCID: PMC3509006 DOI: 10.1186/1754-1611-6-16
При всеки разговор за напредъка на биокомпютрите обаче е желателно незабавно да се подчертае една важна подробност. Както е обичайно прието и в компютърните среди, сред най-важните параметри на всяко изчислително устройство непременно фигурира и скоростта. Полето на биологията в това отношение за традиционните силициеви чипове досега обаче не представлява конкурентна алтернатива.
Тъй като самият изобретател, Дрю Енди, обяснява ситуацията: „Микробиологичният процесор работи по времева скала от порядъка на Милихерц (mHz). Това означава, че 1 цикъл на изчисления се случва тук приблизително на всеки 1000 секунди, или, алтернативно, приблизително четири пъти на час ... В биологията обаче този фактор не винаги е важен. Тук и бавното може да бъде чудесно ... : „Какви отлични резултати се имат в предвид, могат да обяснят такива примери от живота. Самата концепция за биологичния компютър открива множество изследователски насоки, за които не сме си и помисляли преди. Например, микробите вече могат да бъдат проектирани да се насочват, да речем, рак, и след това незабавно да маркират засегнатите клетки с флуоресцентни маркери за лесната им идентификация.“
Други клетки, от своя страна, могат да бъдат програмирани да откриват такива маркирани зони и да им доставят – с точност, правилните фармацевтични продукти, които те сами ще произвеждат на място. По принцип, вече реалистично изглежда ситуацията, в която биологичните компютри могат, с течение на времето, дори да препрограмират самите ракови клетки, за да забранят техния растеж – което вече е факт (плазмидите).
Досега обаче истината за общата картина на ситуацията в биологията изглежда значително различна. И по-голямата част от биолозите, като правило, едва ли разбират същността и значението на работата, извършена в изследването на Дрю Енди и неговия екип. Първичната реакция обикновено звучи по следния начин: „Ох ...! Но, това съвсем не е начинът, по който това се случва в биологията ...!“
И това наистина е вярно. Инженерните подходи на този екип всъщност се свеждат до конструирането на компютър, който е по-познат за нас от молекулярни компоненти, които се намират в жива клетка на бактерия. А биолозите в по-голямата си част все още не са привикнали да мислят за своята област като инженери.
За да стане по-ясно какво представлява биологичният компютър, разработен от лабораторията на Дрю Енди, има смисъл да се запознаем по-добре с устройството на този „изчислителен организъм“. И най-лесният начин да направим това е по компоненти: как именно тук са устроени или подредени в организма - съхранението на данни, логическите операции, предаването и усилването на информацията.
Ключът към реализацията на биокомпютрите в клетката е, че микробът произвежда специфични белтъчни катализатори, по някакво историческо недоразумение, наречени с две различни думи, които означават едно и също нещо. В нашата биология терминът "ферменти" е предпочитан от латинския, а на английски терминът "ензими" се говори на гръцки. Във всички други страни – съгласно исторически установената традиция. От гледна точка на информационните технологии, ензимите са особено важни в една клетка, тъй като с тяхната помощ се реализира работата – „паметта” и контрола върху процеса на обработка на информация.
