Teknolojide Yeni Bir Dönüm Noktası: DNA Bilgisayarı

İsrailli bilim adamları saniyede 330 trilyon işlem gerçekleştirebilen ve en hızlı PC'den 100 bin kat daha hızlı olan bir bilgisayar geliştirdiler: Bir DNA bilgisayarı!

Bir yıl önce Rehovot'da, Weizmann Bilim Araştırma Enstitüsünde İsrailli bilim adamları, mikroskobik silikonlar yerine enzimlerden oluşan programlanabilir moleküler bir bilgisayar üretmişlerdi. Şimdi ekip bir adım daha ileri gitti. Bu sistemi aradan geçen zaman içinde geliştiren bilim adamları, tek bir DNA molekülü ile bir bilgisayarı çalıştırmayı başardılar.

Bu yeni aygıtta, tek bir DNA molekülü bilgisayara ihtiyacı olan tüm yakıtı sağlıyor. DNA molekülü, hem işlem yapıyor hem de gerekli enerjiyi üretiyor. Geliştirilen mikroskobik bilgisayarın veri giriş çıkış terminalleri ile yazılım ve donanımı tamamen, canlı organizmalardaki kodlanmış bilgiyi depolayan DNA moleküllerinden yapılıyor. Yeni bilgisayarda veriler, DNA ipliğindeki molekül çiftleri tarafından temsil ediliyor ve doğal olarak oluşan 2 enzim, kodları okumak ve kopyalamak için donanım görevini üstleniyor. Tüm DNA bilgisayarları bir tüpte toplandığında, yazılım ve donanım molekülü girdiler üzerinde işlem yaparak gerekli çıktıları hesaplıyor. DNA bilgisayarının enerji kullanımının da çok düşük olduğu belirtiliyor.

Bu tasarım DNA bilgisayarları konusunda büyük bir adım olarak nitelendiriliyor. Guiness Rekorlar Kitabı bu bilgisayarı "dünyanın en küçük biyolojik işlem cihazı" olarak tanımlıyor. DNA bilgisayarcılığı henüz başlangıç dönemini yaşıyor ve içeriği daha yeni keşfediliyor. Ancak DNA bilgisayarının, tüm bilgisayarların, özellikle eczacılığın ve biyomedikal uygulamaların geleceğini değiştirebileceği belirtiliyor.

DNA'yı bilgi depolamak ve işleme koymak amacıyla kullanma fikri ilk kez; 1994'te Kaliforniyalı bir bilim adamı DNA'yı basit bir matematik problemini çözmek için bir test tüpünde kullandığında doğdu. O zamandan beri, farklı araştırma grupları DNA bilgisayarları için farklı öneriler getirdiler ancak bu girişimler yakıt için ATP adlı enerjik bir moleküle bağımlılardı. İsrail araştırma grubuna önderlik eden Ehud Shapiro, "Bu yeniden tasarlanan alet DNA'yı yakıt kaynağı olarak kullanıyor" dedi.

Çıplak gözle, DNA bilgisayarı bir test tübündeki su şeklinde görülüyor, ortada mekanik bir aygıt görünmüyor. Bir trilyon biyomoleküler aygıt tek bir su damlasına sığabiliyor. Bilim adamları sonuçları bir bilgisayar ekranında görmek yerine, DNA molekülünün uzunluğunu görmeye izin verecek bir tekniğin kullanılmasıyla analiz ediyorlar.

DNA Kadar Mükemmel Değil!

DNA bilgisayarı henüz sadece temel işlevlerini yerine getirebiliyor, pratik uygulamalara sahip değil. Shapiro, "Bizim bilgisayarımızın yerine getiremeyeceği işlemler var" diyor. Örneğin bilgisayar bir listedeki "1" rakamları eğer hafızasındakilerden çoksa onları sayamıyor. Çünkü limitli bir hafızası var. Ayrıca bir soruya ancak "evet" ya da "hayır" yanıtlarını verebiliyor. Yanlış yazılmış bir kelimeyi ise düzeltemiyor.

Yine de hız ve kapasite anlamında DNA bilgisayarları normal bilgisayarlardan üstün durumda. Bilim adamları silikon çiplerin daha fazla küçültülemeyeceğini belirtiyorlar. Oysa bütün hücrelerin çekirdeğinde bulunan DNA molekülü, bir santimetreküpte bir triyon müzik CD'sinin saklayabileceğinden daha fazla bilgi saklayabiliyor. DNA bilgisayarı bir su damlasına sığabildiği için "Bir kaşık dolusu bilgisayar sabunu / suyu" anlamında kullanılan, "soap of computer" olarak adlandırıyıyor. Shapiro'nun bir kaşık dolusu sabunu 15 trilyon bilgisayar içeriyor ve enerji verimi bir PC'den milyon kere daha fazla. Bir masa PC'si bir hesaplamayı çok hızlı yapabilirken, DNA telleri olası milyarlarca cevabı anında verebiliyor. Gelecekte hedeflerini gerçekleştirmek için geleneksel silikonlar kullanan ama özel hedefler için DNA yardımcıları kullanan daha karmaşık makinelerin de üretilebileceği belirtiliyor.

Hücredeki Doktorlar

DNA bilgisayarlarının eczacılık ve biyomedikal alanlarda devrimlere sebep olacağı belirtiliyor. Bazı bilim adamları ileride vücudumuzda minik DNA bilgisayarlarının devriye gezerek sağlığımızı kontrol edeceklerini, hasarlı veya hastalıklı hücreleri onarmak için gerekli ilaçları doğru yere bırakacaklarını öne sürüyorlar. Shapiro, "Kendi kendini yöneten biyomoleküler bilgisayarlar hücrede bir doktor gibi çalışabilirler ve hücre içindeki anormallikleri tespit edebilirler" diyor. Önceden programlanmış medikal bilgilere danışarak, bilgisayarlar, ilaçları sentezleyerek anormal durumlara cevap verebilirler."

Bilim adamları, DNA bilgisayarlarını, geleneksel bilgisayarların gelecekteki rakibi olarak görüyor. DNA bilgisayarı araştırması son derece hızlı ilerliyor.

DNA'daki Kusursuz Tasarım

Aslında biyokimyasal "nano bilgisayarlar" (nano: çok küçük ) doğada zaten hazır bulunuyor.

Teknolojik bir ürünün veya tesisin yapımı ve yönetiminde insanoğlunun yüzyıllar boyunca elde ettiği tecrübe ve bilgi birikimi kullanılır. Dünyanın en ileri ve karmaşık tesisi olan insan vücudunun inşası için gereken bilgi ve tecrübe ise insan vücudunun bir nevi bilgi bankası olan DNA'da saklıdır. DNA'da korunan bilgiler, insanın saç ve gözlerinin renginden, boyunun uzunluğuna kadar tüm fiziksel özellikleri ile birlikte, hücrelerde ve vücutta meydana gelen binlerce farklı olayı ve sistemi de kontrol eder.
İnsanın tek bir DNA molekülünde tam bir milyon ansiklopedi sayfasını veya başka bir deyişle yaklaşık 1000 kitabı dolduracak miktarda bilgi bulunur. Yani, her bir hücrenin çekirdeğinde, insan vücudunun işlevlerini kontrol etmeye yarayan bir milyon sayfalık bir ansiklopedinin içerebileceği miktarda bilgi kodlanmıştır. Bir benzetme yapmak istersek, dünyanın en büyük ansiklopedilerinden birisi olan 23 ciltlik "Encyclopedia Britannica"nın bile toplam 25 bin sayfası vardır. Bu durumda, karşımıza inanılmaz bir tablo çıkar.

Mikroskobik hücrenin içindeki, ondan çok daha küçük bir çekirdekte bulunan bir molekülde, milyonlarca bilgi içeren dünyanın en büyük ansiklopedisinin 40 katı büyüklüğünde bir bilgi deposu saklı durmaktadır. Bu da yaklaşık 1000 ciltlik, dünyada başka eşi, benzeri olmayan dev bir ansiklopedi demektir.