Авторы исследования. Фото с сайта parts.mid.edu

Компьютер из бактерий решил задачу о сортировке блинов

В задаче о сортировке блинов (задаче о горелом блине, Burnt Pancake Problem) имеется стопка блинов разного размера, у каждого блина одна сторона – горелая, другая – золотистая. За одну операцию разрешается перевернуть один или несколько соседних блинов. Надо за как можно меньшее число операций отсортировать стопку по размеру (самый большой блин внизу), при этом все блины должны быть обращены золотистой стороной вверх.

Для решения этой задачи автор Кармелла Хэйнс (Karmella Haynes) и ее коллеги создали аналоговый компьютер из генетически модифицированных бактерий Escherichia coli (кишечная палочка). Аналогом блинов служат сегменты плазмидной ДНК. "Переворачивает" их рекомбиназа Hin/hix, позаимствованная у другого вида бактерий – Salmonella typhimurium.

Когда сегменты выстраиваются в нужном порядке, бактерия приобретает устойчивость к антибиотикам. Время, которое требуется микроорганизмам для того, чтобы прийти к решению, отражает минимальное количество шагов в математическом решении.

"Эта система имеет ряд преимуществ по сравнению с обычными компьютерами, – говорит Хэйнс. – В одной колбе могут находиться миллиарды бактерий, каждая из которых потенциально способна содержать несколько копий ДНК, используемой для вычислений. Такие «бактериальные компьютеры» могут работать параллельно, а это означает, что решение потенциально может быть достигнуто быстрее, чем на обычном компьютере". Кроме того, бактериальные компьютеры могут сами использовать механизмы починки, а также эволюционировать при многократном использовании.

Исследователи подчеркивают, что это первая демонстрация параллельных вычислений на биологическом компьютере, проведенных in vivo, а не in vitro. Отметим, однако, что три года назад принстонские ученые также сообщали об изготовлении похожего компьютера (тоже из E. Coli) – правда, выполнявшего более простые операции.

Ссылки по теме
- Engineering bacteria to solve the Burnt Pancake Problem – Journal of Biological Engineering, 20.05.08
- Researchers bring new meaning to the term 'computer bug' – BioMed Central, 19.05.08
- У простейших организмов обнаружена память и способность учиться - Lenta.ru, 24.01.2008
- Законы грамматики позволят победить инфекционные болезни - Lenta.ru, 19.10.2006
- Слизистой плесени поручили управление роботом - Lenta.ru, 14.02.2006
- Генетики изготовили компьютер из бактерий - Lenta.ru, 28.04.2005
- Биологи изготовят компьютер из ДНК - Lenta.ru, 21.07.2005

Сайты по теме
- Solving the Pancake Problem with an E. coli Computer
- Davidson College