В Университете Дюка (штат Северная Каролина), команда, возглавляемая профессором Джоном Райфом (John Reif) синтезировала цепочки ДНК, которые, смешанные в нужной концентрации в пробирке, формируют аналоговую схему. Создавая и разрывая связи такая схема способна выполнять операции сложения, вычитания и умножения. В качестве сигналов вместо напряжения используются концентрации различных типов ДНК.

Другие исследователи ранее уже продемонстрировали схемы на базе ДНК, способные решать всевозможные задачи — от вычисления квадратного корня до игры в крестики-нолики. Но большинство созданных белковых схем являются цифровыми и оперируют последовательностями нулей и единиц.

Устройство, о котором профессор Райфа рассказывает в августовском номере журнала ACS Synthetic Biology, работает как аналоговый компьютер и напрямую регистрирует изменяющиеся концентрации молекул ДНК без преобразования их в цифровой вид.

Белковый компьютер работает очень медленно: результат можно ждать несколько часов. Но он имеет и ряд существенных преимуществ. По сравнению с сегодняшними кремниевыми цифровыми схемами, аналоговые цепи ДНК значительно меньше по размерам и могут функционировать в жидкой среде. Кроме того, они лучше приспособлены для оперирования сложными, недвоичными сигналами, такими как симптомы и результаты измерений, используемые при диагностировании заболеваний.

В принстонской лаборатории разрабатываются и более сложные аналоговые схемы, которые помимо базовых арифметических действий могут вычислять логарифмы или экспоненты. Ученые уже приступили к созданию устройств на базе ДНК, способных считывать молекулярные сигнатуры определённых типов раковых клеток и производить вещества, активирующие иммунную систему.

«Даже элементарные ДНК-компьютеры могут иметь огромный эффект в науке и медицине», — заявил профессор Райф.