Rechnen mit Molekülen

Mit Hilfe von DNS-ähnlichen (Desoxyribonucleinsäure) RNS-Molekülen (Ribonukleinsäure) haben Forscher des California Institute of Technology (Caltech) ein Schaltelement entwickelt. Diese könnten als Grundbausteine künftiger biologischer Computer dienen.

RNS-Moleküle sind verwandt mit den besser bekannten DNS-Molekülen, allerdings sind sie einzel- und nicht doppeltsträngig. Die Wissenschaftler haben nun RNS-Geräte gebaut, die auf einen chemischen Auslöser reagieren, indem sie die Produktion eines fluoreszierenden Proteins einstellen und somit ein NOT-Gatter ("nicht") bilden. Mit zwei Auslösern ergibt sich ein biologisches NAND-Gatter (Not And; "nicht und") und somit das Gegenstück zu einem Grundbaustein der klassischen Elektronik. Denn aus mehreren NAND-Gattern können Schaltkreise für jede andere logische Operation aufgebaut werden. Theoretisch könnten mithilfe der Caltech-Entwicklung also klassische Computer biologisch nachgebaut werden.

Die Forscher sehen erste Anwendungen ihrer Entdeckung eher im Bereich Biotech als in der IT. "Mit unserer Entwicklung könnte die Art und Weise verändert werden, wie wir biologische Systeme anbinden und diese organisieren", meint Christina Smolke, Professorin am Caltech. So könnten neue Möglichkeiten gefunden werden, biologische Zellsysteme praktisch wie Computer für komplexere Aufgaben zu programmieren. Dabei sind beispielsweise "intelligente" molekulare Therapien denkbar, die biologische Marker von Krankheiten erkennen und eine gezielte sichere Behandlung ermöglichen. Vorstellbar wären auch Biosysteme, die bestimme Umweltgifte suchen und in harmlosere Substanzen umwandeln.