آیا می‌توان اعضای بدن انسان را هوشمند ساخت؟ شاید روزی، سلول‌های انسانی را كه قادرند عملیات ساده محاسباتی انجام دهند، بتوان درون بدن قرار داد تا به عنوان یك رایانه زیستی، بیماری‌ها را تشخیص داده، داروها را به بدن رسانده و رابط بین بدن و دستگاه‌های الكترونیكی باشد.

پژوهشگران موسسه فدرال فناوری زوریخ در سوئیس، نوعی مدار دیجیتال ساده را درون دو دسته سلول جنینی موجود در كلیه ساختند كه نیمی از آن، عمل جمع و نیم دیگر، عمل تفریق را روی دو عدد باینری (صفر و یك) انجام می‌دهد. این پیچیده‌ترین نوع مدار زیستی است كه تا به حال ساخته شده و می‌تواند اساس مدارهای محاسباتی بزرگ‌تر را تشكیل دهد.

در گذشته نیز چندین نوع مدار زیستی كه می‌توانستند محاسبات ساده انجام دهند، ساخته شده بودند، ولی اكثر آنها از مولكول‌های دی.ان.ای یا باكتری ساخته می‌شدند و كاشت آنها در بدن با مشكل مواجه می‌شد. برای این‌كه بتوان از مدارهای محاسباتی در آینده در مقاصد درمانی بهره گرفت، این مدارها باید از سلول‌های موجود در بدن پستانداران ساخته شوند.

 رایانه‌های معمولی برای تبدیل داده ها، از بود و نبود الكترون به ترتیب به عنوان یك و صفر استفاده می‌كنند. سلول‌های مورد استفاده این پژوهشگران، از 2 نوع مولكول طبیعی بهره می‌برد؛ اریترومایسین كه نوعی آنتی‌بیوتیك است و فلورتین كه ماده‌ای است در درخت سیب یافت می‌شود. این مواد به‌عنوان ورودی عمل كرده و

بود و نبودشان، سبب واكنشی منحصر به فرد بین 2 نوع سلول می‌شود. این واكنش به ایجاد پروتئین با نور قرمز یا سبز منجر می‌شود كه نشان‌دهنده نتیجه محاسبه خواهد بود. به عنوان مثال، در سلول‌های جمع‌كننده، وجود هر دو مولكول موجب درخشش نور قرمز خواهد شد.

 

این واكنش‌ها، در عملكرد طبیعی سلول‌ها اختلالی به وجود نمی‌آورد. در نتیجه، سلول‌ها قادر خواهند بود به زبان باینری رایانه‌ها محاسبه انجام دهند و در عین حال به فعالیت عادی خود بپردازند.

 

انعطاف این رایانه‌های زیستی، بیشتر از رایانه‌های الكترونیكی معمولی است، زیرا به جای مولكول ورودی و پروتئین خروجی مجموعه، می‌توان از سایر سیگنال‌های زیستی نیز استفاده كرد. اما در رایانه‌های معمولی فقط از یك نوع سیگنال، یعنی الكترون، می‌توان بهره گرفت. به عنوان مثال، می‌توان رایانه زیستی را طوری طراحی كرد كه سیگنال ناشی از یك عفونت را به عنوان ورودی دریافت كند و درمان مناسب را به عنوان خروجی ارائه دهد.

 

در این پژوهش، خروجی به شكل پروتئین‌هایی با نور قرمز و سبز است. یكی از كاربرد های احتمالی این نوع سیگنال در آینده این است كه رنگ قرمز سبب درخشش چسب ویژه‌ای روی پوست شود و وجود عامل عفونت را اطلاع دهد. این رایانه‌های زیستی كه داخل بدن قرار گرفته‌اند، می‌توانند با رایانه‌های معمولی دیگر در خارج از بدن ارتباط برقرار كنند. پژوهشگران امیدوارند، حال كه هر دو رایانه، از زبانی یكسان بهره می‌برند، با هم بخوبی ارتباط هم برقرار كنند.

 

هدف بعدی این تیم پژوهشی این است كه بدانند تا چه حد می‌توان منطق تصمیم‌گیری را به این رایانه‌های زیستی افزود تا عملكردشان فقط محدود به پاسخگویی ساده به ورودی نباشد.

 

هنوز مشخص نیست این نوآوری در ابعاد بزرگ‌تر تا چه حد جواب خواهد داد، زیرا خروجی یك سلول نمی‌تواند به عنوان ورودی سلول دیگر به كار گرفته شود. بنابراین چالش پیش روی پژوهشگران این خواهد بود كه مشكل ارتباط این قطعات محاسبه‌گر با هم را حل كنند.

منبع: جام جم