Onderzoekers zetten algen in voor chipproductie

Door algen genetisch te manipuleren, hopen wetenschappers de organismen zover te krijgen dat ze chipstructuren kunnen bouwen. Zogeheten kiezelwieren hebben een celwand van siliciumoxide, wat bij chipproductie goed van pas zou komen.

Wetenschappers hebben het genoom van een eencellige algensoort ontrafeld. Bijzonder aan de kiezelwieren of de diatomeeën, zoals het plankton ook genoemd wordt, is dat ze een exoskeletje van siliciumdioxide hebben. De vorm van deze skeletjes wordt bepaald door een groep van vijfenzeventig genen. Door de genexpressie van die regulerende genen te manipuleren, hopen de onderzoekers de algen zover te krijgen dat ze geïntegreerde circuits produceren. De onderzoekers hebben inmiddels dertig genen geïdentificeerd die beïnvloed kunnen worden door de algen in omgevingen met een siliciumzuur te laten groeien. Dit zuur wordt door de algen omgezet in siliciumdioxide, dat wordt afgezet op de celwand in patronen die afhankelijk zijn van de genexpressie.

Aangezien de patronen op de exoskeletten microscopisch klein zijn, denken de onderzoekers dat de kiezelwieren als alternatief voor fotolithografische technieken gebruikt kunnen worden. Door gebruik te maken van verschillende soorten diatomeeën, die door selectief genen te activeren 'geprogrammeerd' kunnen worden, zouden op bestelling bepaalde patronen geproduceerd kunnen worden. Het bouwen van chipstructuren door middel van het identificeren en aansturen van de genomen van diatomeeën zal overigens nog zeker enkele jaren in beslag nemen.

Reacties (23)

[Verwijderd]

hoeveel 'algen' vertonen een 'mutatie' waardoor het hele ontwerp niet meer klopt?
hoe groot zijn de schakelingen die op deze manier gemaakt kunnen worden?
En wat zijn de kosten om het proces beheersbaar te maken en dus de uiteindelijke 'chip' prijs.

Met de huidige fotolithotechnieken zitten we al commercieel rond de 45 nanometer.
En zo'n machine kost misschien een miljoen of twintig, maar daar kun je heel wat chippies mee produceren.

[Zyppora]

Ik denk dat het gaat om het klonen van algen die aansluiten bij het ontwerp, waardoor dus van mutatie geen sprake is (de DNA strengen zijn namelijk identiek). Mutatie, zoals dat in de genetica voorkomt, vormt dus geen bedreiging, aangezien dat bij een volgende generatie pas een probleem op gaat leveren (en aangezien de algen die via de natuurlijke weg voortkomen niet gebruikt gaan worden, zal dit geen probleem worden). Ten minste, ik ga er even vanuit dat ze bij een dusdanig theoretisch (en dus experimenteel) concept niet zulk een risico willen lopen.

[kaas-schaaf]

Mutatie komt altijd voor, maar de kans er op (zeker bij laberatorium onderzoek / productie) is dermate klein dat het verwaarloosbaar is. Het lijkt me niet erger dan de hoeveelheid foutive chips die nu per waffer geproduceert worden, en weg moeten worden gegooid.

Ik ben eigelijk meer beniewd naar hoe men denkt om complexere chips (if any) te maken met de simpel ogende mogelijkheden met de genen.

[Reactie gewijzigd door kaas-schaaf op 23 juli 2024 21:28]

[0rbit]

Bij iedere celdeling is er kans op mutatie. De kans daarop is misschien klein, maar een mutatie kan zich natuurlijk gedurende generaties uitbreiden. De kwaliteit van de produktie neemt dus geleidelijk af.

[YopY]

Of verbeterd juist, al naar gelang de evolutie.

Als je een chip-producerende alg laat evolueren en alleen diegenen die sneller / efficientere chips laat voortbestaan kun je zelfs hele ontwikkelteams weggooien . Maar volgens mij zijn chips zodanig complex dat je dat niet aan een natuurlijk evolutieproces over kunt laten.

[Verwijderd]

een paar nieuwe plantjes kopen kan oplossing bieden...?

[dion_b]

Klopt. Maar niet alles heeft 45nm processen nodig - en bij oplages waar miljoenen chips niet nodig zijn zou een simpeler proces waar je niet veel meer dan zonlicht en een bak zeewater voor nodig hebt een uitkomst zijn.

[Verwijderd]

Ik denk dat algen niet direct toepassingen zullen vinden om complexe chipstructuren te maken. De "schelpen" van de diatomeen hebben regelmatige wederkerende vormen, complexe structuren met plaatsspecifieke structuren zie ik zelfs een mengsel van verschillende algen niet maken.

Simpele ontwerpen daarentegen kunnen dan weer wel geloof ik, gewone geheugenchips waar niet veel extra rond te doen is moet wel kunnen, hoewel ik niet zie hoe men die 'chips' op een efficiente manier kan oogsten...

[Mative]

@Athalon1951

De vooruitgang heeft vele voordelen daarin heb je gelijk,
maar het probleem is dat we tijdens het experimenteren
alleen naar die voordelen willen kijken. De nadelen zitten
toch maar in de weg. En als we er eenmaal achter zijn
(lees: ons besef komt terug uit de verdringing) dan
is het vaak al te laat en kunnen we niet meer terug.

Met kennis komt verantwoordelijkheid en
dat kost ons altijd meer dan ons lief is.
De mens is daar blijkbaar niet tegen bestand.

Edit aanvulling>
Wij zijn geëvolueerd met een enorme nieuwsgierigheid.
Kunnen we ook tegen onze eigen natuur vechten?
Alleen met relativering wat toevallig ook het
moeilijkste is wat een mens kan doen.

[Reactie gewijzigd door Mative op 23 juli 2024 21:28]

[Thystan]

Ik vraag me af of ze uberhaupt nadenken over de consequenties van dit soort algen die weer terug in de zee komen.

Is imho een groot gevaar, genetisch gemanipuleerde plankton in de zee... Je weet nooit wat voor supercomputer er straks uit een walvis wordt gehaald.

[Gordijnhoofd]

De rechthoekige vorm die de alg dan krijgt (als groep van ovalen/cirkelvorige eencellige zelfstandige organismen dan) is voor hem in de vrije natuur meer een nadeel danwel een voordeel.
Het enige "risico" dat je loopt als deze kiezelwieren in de zee terecht komen, is dat ze dood gaan. (En in beperkte mate hun fout DNA doorgeven aan andere kiezelwieren, die dan onvruchtbare nakomelingen krijgen, enzovoort, het zal uitgezuiverd worden. Ovalen en cirkelvormige structuren zijn in de natuur bevoordeeld, zowel doordat ze een klein boloppervlak hebben ten opzichte van een grote inhoud, maar in de zee nog meer dood hun eigenschap om de druk gelijkmatiger te verdelen.)

Het gevaar van mutaties dient wel niet ontkent te worden, daar dit in feite ééncellige organismen zijn, en zich dus contenu voortplanten. Maar dit probleem dient wél geminimaliseerd te worden doordat het zo zeldzaam voorkomt.
(tenzij je dit ineens naast een kernreactor gaat doen natuurlijk )

[Pruts0r]

Over het algemeen zijn voor een speciaal doel genetisch gemanipuleerde een of meervoudige organisme zwakker dan hun natuurlijke counterparts. Neem bijvoorbeeld die oplichtende vissen van een paar maanden geleden, allemaal leuk en aardig maar als ze terechtkomen in de natuur worden ze als eerste opgegeten.

Hetzelfde geldt voor deze algen, de structuur van een skelet is al optimaal (na miljarden jaren van evolutie), een verandering daaraan zal ze geen grotere kans geven om te overleven.

Het gevaar ontstaat pas na een mutatie die ze een oneerlijk voordeel geeft ten opzicht van een natuurlijke counterparts - zoals bijvoorbeeld gebeurt is met de "killer bee".

[Countess]

is vrij simple te voorkomen.
zowel door ze 'onvruchtbaar' te maken als ervoor te zorgen dat je ze eerst allemaal dood maakt voor ze de fabriek verlaten.

[Dark Angel 58]

Maar wat als iemand de algen stiekem naar buiten brengt en in de zee dumpt?
Dan zien we over 20 jaar in de zee een hele groep gemuteerde en misschien met wat intelligentie algen...

Toch vind ik het risico veel te groot. Want je mag de buitenaardse microben niet zomaar op Aarde verspreiden, omdat het kan ons in gevaar brengen...

[Verwijderd]

Men doet nu ook al vele proeven op genetisch gemanipuleerde planten, dit is onderworpen aan strenge reglementering om ervoor te zorgen dat de genetisch gewijzigde organismen niet in het natuurlijk milieu terecht komen. Om meer risico's te vermijden kan je inderdaad zoals Countess zegt het reproductiesysteem stilleggen. Dit is hetzelfde als andere wijzigingen, gewoon wat genen aanpassen en klaar is kees.

Zo is er weinig kans op gevaar mochten die organismen ooit vrijkomen, daarbij, ik denk niet dat men zo'n gewijzigde beesten vlot zl kunnen wegdoen, je kan de vergelijking maken met een blueprint van de huidige processors, er is genoeg controle en beveiliging dat die dingen niet naar buiten komen. Zo zou het waarschijnlijk ook met genetisch gewijzigde organismen zijn die op die manier aan het werk gezet worden.

[Koesper]

En dan te bedenken dat ze 15 jaar geleden nog moeite hadden om een Pentium goed te laten rekenen... Nu proberen ze een eencellige alg te laten rekenen...

Dát is pas vooruitgang!

[yellow_feet]

Als je de consequenties van deze ontwikkeling enigszins door zou trekken naar de toekomst, is het afwachten hoe lang het duurt voor de eerste robots rondlopen met aderen gevuld met dergelijke getrainde watervlooien, die ze aan het werk kunnen zetten als er een uitbreiding van hun systeem nodig is. Interessant!

[Mative]

Zeer interessant, maar het lijkt me ook best eng.

Dit is natuurlijk een relatief simpel voorbeeld, maar hoe
ver willen we straks gaan met het manipuleren van genen.

Kunnen we onze eigen 'mans best friend' straks op bestelling naar wens gaan kneden?

Wat zegt dit over de waarde van leven?

Weten wij wel waar we mee bezig zijn en waar we uiteindelijk naar toe
gaan. Of zijn we te arrogant en te lui om daar écht over na te willen denken.
Dit soort 'vooruitgang' is net zoals als evolutie, we beseffen niet dat het bezig
is en begrijpen al helemaal niet wat de consequenties hiervan kunnen zijn.
Natuurlijke selectie is praktisch uitgeschakeld, elk kwaaltje wordt kunstmatig
gladgestreken zonder dat de volgende generatie 'verbeterd' door-evolueert.

De mens wordt onbedoeld gestroomlijnd op denkkracht waarmee de
rest geleidelijk afzwakt. Virussen worden sterker, omdat ze tegen steeds
zwaardere antibiotica moeten vechten, en de mens wordt steeds allergischer,
omdat alles hygiënischer wordt waardoor onze natuurlijke weerstand afneemt.
Generatie op generatie wendt aan zijn omgeving die elke keer weer beetje
bij beetje veranderd. Elke stap maakt de grond zachter voor de volgende.

Ik verzuip hier natuurlijk in een doom denker scenario, maar elk
voordeel heeft zijn nadeel en ik ben bang dat men Oost-Indisch
doof/blind/Etc. lekker doorgaat omdat het nu eenmaal
interessanter en makkelijker is dan over de consequenties
te hoeven na denken. De vooruitgang van de wetenschap
is simpel als er geen verantwoordelijkheid in de weg zit,
"ik heb hem alleen maar in elkaar gezet">
http://nl.wikipedia.org/wiki/Manhattanproject_(WO_II)

[Verwijderd]

Tja, daar heb ik maar één antwoord op, als de mensen nooit hadden geexperimenteerd met al de dingen die het leven ons kan bieden of zou kunnen bieden liepen wij allemaal nog met een knots te zwaaien en woonde je in een grot (als je een beetje mazzel had)

[bart0l0meus]

ik zie het helemaal voor me, een processor die letterlijk watergekoeld moet worden om de algen in leven te houden.....
en er moet elke week algen voeding worden toegevoegd:O