Wetenschappers maken bits uit dna

Met behulp van dna zijn wetenschappers erin geslaagd om bits voor een computer te maken. Door middel van het veranderen van de oriëntatie van dna konden individuele bits worden gemaakt. Het mechanisme is nog niet praktisch bruikbaar.

De methode, die is ontwikkeld door wetenschappers van Stanford University, werkt met dna-bouwstenen die in twee richtingen georiënteerd kunnen worden, zo meldt de BBC. De oriëntatie kan als waarde voor een bit worden gebruikt, waarbij twee uit virussen geïsoleerde eiwitten helpen bij het veranderen van de waarde. Het in balans krijgen van de benodigde eiwitten, genaamd integrase en excisionase, kostte de wetenschappers jaren van onderzoek. Doordat de beide eiwitten elkaars tegenpolen zijn wat betreft het veranderen van de oriëntatie, is het dna 'herschrijfbaar'.

Voor het onderzoek werden E. coli-bacteriën gebruikt, die zich gemakkelijk genetisch laten manipuleren. Het aanpassen van de oriëntatie kon al met kleine stukjes dna, waarbij het genetisch materiaal direct van het chromosoom, de structuur die dna bij elkaar houdt, is af te lezen. Het uitlezen is vergemakkelijkt door markers die afhankelijk van de oriëntatierichting rood of groen oplichten.

Het is niet meteen mogelijk de biologische bits in te zetten voor praktische toepassingen. De eerste stap voor de wetenschappers is het maken van één byte, oftewel acht bits, aan informatie. Daarnaast kan door middel van het aanpassen van de dna-oriëntatie bijvoorbeeld de groei van kankercellen in de gaten gehouden worden, omdat de oriëntatierichting ook blijft bestaan na celdeling.

Het is niet de eerste keer dat dna wordt ingezet voor computers. Eerder maakten wetenschappers al een encryptiemethode met dna en kunnen er ook logische poorten met genetisch materiaal worden gebouwd.

Reacties (29)

[Postius]

Ik vind het erg gaaf en weet dat met name IBM al langer met dit soort zaken bezig is. Daarnaast snap ik er echt helemaal geen kont van Ik blijf het verbazingwekkend vinden.

IBM's DNA chip in 2009:
http://www.zdnet.com/blog...te-dna-computer-chip/1718

Maar wat is precies het verschil tussen deze chip uit 2009 en die hier beschreven is? Maar zoals gezegd, vrij ingewikkelde materie

[Reactie gewijzigd door Postius op 24 juli 2024 06:40]

[Rob Coops]

Het verschil is dat de IBM methode simpel weg DNA gebruikt om daar carbon nanotubes aan te verbinden zodat deze tubes een bepaald patroon vormen zo als een driehoek of een ster. vervolgens word deze oplossing (denk aan een vloeistof) over een plak silicium gegoten waar voor af door middel van een standaard lithografie proces (etsen met licht) een patroon is aan gemaakt. Door dat bepaalde materialen alleen in bepaalde vormen passen (denk de blokken doos uit de peuterspeelzaal) wordt op deze manier een patroon gevormd en kun je een chip bouwen. De DNA wordt dus alleen gebruikt om het materiaal dat de chip maakt te vormen en op de juiste plaats te krijgen maar niet in de chip zelf.
Een heel groot nadeel van dit proces lijkt me dat je nooit alle individuele structuren kan testen tot alles op zijn plek op de chip zit en omdat nano tubes nog al lastig zijn om betrouwbaar te maken (zeker als ze heel erg schoon moeten zijn (erg belangrijk voor de juiste eigenschappen) geloof ik nooit dat het ook echt tot een complexe schakeling kan leiden op een schaal van enkele duizenden per dag, en dan is het proces simpel weg te duur.

Het geen men hier doet is totaal anders het DNA is de bit met andere worden, het is een wezenlijk onderdeel van de "computer" op dit moment is de computer niets anders dan een stukje DNA dat 1 of 0 aan geeft en wil men naar een 8 bit oplossing in de toekomst. Als je je dan bedenkt dat jouw telefoon waarschijnlijk minimaal 256MB geheugen heeft dan moet je dus bedenken dat men van dit ene kleine stukje DNA naar 8bit toe moet wat nog jaren kan duren en dan dat even ~256 miljoen keer verder moet uitbreiden om even veel geheugen te kunnen maken als er in jouw telefoon zit. Voorlopig is dat nog lang niet echt handig voor praktische toepassingen.
Ook hier heb je een nadeel DNA is onderhevig aan slijtage door allerlei processen zo wel van buiten af als van binnen de cel zelf daar door is het heel erg goed mogelijk dat een bit verloren gaat en dus moet je ook nog even rekening houden met dingen als fout correctie en zo... Voor je een werkende DNA computer al zien zijn we alle twee waarschijnlijk niet meer in het bezit van ons eigen werkende DNA en dus erg dood...

Het is leuk dat het kan allemaal maar ik vraag me af of we ooit een echte DNA computer zullen zien DNA lijkt me een geweldige oplossing voor data opslag, zo lang je maar twee dingen kunt regelen. Het behoud van gegevens (das al lastig) en de snelheid van het schrijven en uitlezen van deze gegevens als dat eenmaal lukt heb je in principe een enorme hoeveelheid data opslag in een extreem klein pakket. Denk aan vele PB's op een oppervlak van een muntje. Dat is dan wel iets anders dan wat men hier doet... maar goed dat is weer een heel ander verhaal.

[Aham brahmasmi]

Ook hier heb je een nadeel DNA is onderhevig aan slijtage door allerlei processen zo wel van buiten af als van binnen de cel zelf daar door is het heel erg goed mogelijk dat een bit verloren gaat en dus moet je ook nog even rekening houden met dingen als fout correctie en zo...

DNA is in staat zichzelf te repareren (een bepaald aantal maal i.i.g.), dus er is juist een soort foutcorrectie ingebouwd.

[Xerohumoris]

Het DNA is zelf niet instaat om te "repareren". Hier heeft het eiwitten voor nodig. En dan nog is het foutloos. De "reparatie" van het DNA is waarschijnlijk dat wat voor veel vormen van kanker zorgt. Veel in onze omgeving is namelijk schadelijk voor het DNA. Denk als aan simpel UV licht.

Maar even buiten beschouwing laten hoe het DNA beschadigt zijn er een aantal methoden dat het DNA gerepareerd kan worden. Als op een helft van het DNA een stuk mist zijn er twee opties. Het reparatie mechanisme kan het missende deel invullen. Aangezien DNA goed is gestructureerd, A bij T en C bij G. Wat echter ook gebeurt is dat het enkele stuk er uit wordt geknipt en de DNA streng dus korter wordt.

Als er een gat in het DNA zit is de werking ongeveer hetzelfde. Maar je kan je voorstellen dat het ver van ideaal is. En zelf ook voor veel fouten zorgt.

Nu even wat over de eiwitten. De twee eiwitten die in het artikel worden genoemd zijn normale eiwitten die in veel virussen zitten. Zeker intergrase komt veel voor in virussen. Gelukkig hebben wij dit zelf niet bij ons. Dit eiwit is namelijk instaat om stukken DNA aan andere DNA te koppelen. Het HIV virus doet dit onder andere. Bij hiv werkt het wat ingewikkelder maar komt daar wel op neer. Voor dat hiv zijn DNA kan invoegen in het DNA van een T-Cel zijn er een paar andere stappen nodig.

Excisionase zorgt voor de verandering van de structuur van het DNA zodat het dezelfde Helix structuur heeft dan dat van de gast heer. Ik weet zo alleen geen Virus dat hier gebruik van maakt. Dat mag iemand anders invoegen.

De eiwitten zijn dus GEEN tegenhangers van elkaar. Ze ondersteunen elkaar. de excisionase zorgt dus voor de verandering van de Helix die het als bit laat lezen. De intergrase zorgt er vervolgens voor dat het aan het andere stuk DNA kan worden gezet.

[Spockz]

In een levende cel zijn er inderdaad een hele hoop mechanismen die allemaal samenspelen om de cel (en daarmee het DNA) gezond te houden. Er is een groot aantal processen dat hiervoor zorgt en je kan niet verwachten dat je dat zomaar even na kan bouwen. DNA repareert zichzelf niet.

[Verwijderd]

Correctie: DNA kan zichzelf wel repareren maar dan moet dit wel getriggered worden.
DNA repareert zichzelf namelijk als je jong bent maar naarmate je ouder wordt raakt dit repareer mechanisme verstoort / beschadigd waardoor afbraak ontstaat.

https://www.google.nl/#hl...527af041&biw=1164&bih=673

[Auredium]

Nou ja, sort of. Ik weet niet geheel hoe het bij DNA gaat maar bij cellen in het menselijk lichaam gaat de mitose (celdeling) iig wel deels va het DNA maar dit mechanisme is niet perfect!

Als een cel dood gaat krijgt een cel ernaast de opdracht om celmitose door te voeren. Om dit proces te starten is dan een stukje DNA nodig aan de uiteinde van de DNA code. Dit stukje code aan het eind van het DNA heten de telmoren. Soort verstrengelde touwtjes code. Per celdeling wordt het telomeer korter end e nieuwe cel zal een kopie van het DNA hebben waarbij de telomeren de telomeren zijn van de originele cel - 1.
Dat betekend dus dat er maar een eindig aantal cel mitoses kan wordeng edaan. Bovendien worden de telomeren slechter van kwaliteit (kleveriger) naarmate ze korter worden. Dt betekend de gereproduceerde cellen middels celmitose ook slechter worden en dus minder goed mee gaan. Tevens tast dergelijke slechte celmitose uiteindelijk ook het DNA aan. Dit kan dan weer problemen veroorzaken zoals bepaalde vormen van kanker waarbij cellen niet meer de instructie in hun DNA hebben om de celgroei te stoppen.

Enfin; Biologie 101 terzijde is het zodat DNA gewoon 'code' is net zoals wij met zijn alle C++, php of HTML programmeren. Alleen is DNA wel wat complexer op het moment. Het gebruik ervan als digitale code stamt dan ook daar uit dat men actief de code van DNA tot nut wil maken. Ergo; men wil uiteindelijk het vershcil tussen computercode en genetische code minimaliseren en interchangable maken. De huidige vinding heeft daaar wat minder mee te maken. Er is immers een verschil tussen genetische code omzetten naar digitale code en genetische code gebruiken om (andere) digitale code te maken.

[WhatsappHack]

Je lichaam draait gewoon QuickPar op het DNA. Dan repareert het zichzelf weer, of stopt deling als Hayflick even roet in t eten komt gooien.

[stephenskocpol]

Het menselijk lichaam is in staat het DNA van de cellen te repareren met behulp van allerlei controle- en reparatie-eiwitten. DNA repareert zichzelf niet.

Duurzaamheid is altijd een probleem bij organische 'elektronica', dat merk je bijvoorbeeld ook bij OLED schermen, waar levensduur lange tijd een issue is geweest. Om DNA betrouwbaar te kunnen gebruiken voor bijvoorbeeld data-opslag is het dus nodig om een manier te vinden dat de DNA niet of minder slijt, om zo de levensduur te verlengen óf om een manier te vinden dat beschadigd DNA gerepareerd kan worden.

Een mens heeft een gemiddelde levensduur van ongeveer 80 jaar. Ouderdomsverschijnselen zijn te wijten aan het niet-100% perfecte kopieerproces van DNA, waardoor de uiteinden van de chromosomen per celdeling iets korter worden. Ik ben benieuwd of dit ook een issue zal zijn voor deze DNA-bits. In het artikel staat wel dat de oriëntatie bewaard kan blijven na celdeling, dus misschien.

Ik vind het in ieder geval héél erg tof om dit te lezen. DNA-computers, here we come!

[segascope]

Ik snap er ook weinig van, maar als deze technologie evolueert en we echt denkende AI krijgen, zouden we dan een Ghost in the Shell achtige tijdperk betreden?

[Verwijderd]

Dit heeft niets met AI te maken, dit is data opslag in DNA, waardoor bijvoorbeeld spionnen geheime boodschappen kunnen smokkelen in hun eigen cel structuur, of door genetisch materiaal in te spuiten in het lichaam wat ondetectbaar is.

[Verwijderd]

E-Colli is niet altijd een mens vriendelijk beestje, manipuleren kan gevaarlijk zijn.

Escherichia coli mag dan "goedaardig" genoemd worden, maar als deze bacteriën op de verkeerde plaatsen in het lichaam komen kunnen ze wel degelijk gevaar opleveren

Een andere mogelijkheid voor gevaar is wanneer gevaarlijke, gemuteerde, soorten van deze bacterie het lichaam binnendringen.


Een voorbeeld is Escherichia coli O157:H7, een variant die in toenemende mate voor problemen zorgt, onder andere via niet goed doorbakken vlees. Jaarlijks zijn er volgens schattingen in de Verenigde Staten alleen al, gemiddeld zo'n 73.000 gevallen, waarvan 61 dodelijk. Van de besmette gevallen zal 1 op de 10 het hemolytisch-uremisch syndroom (HUS) ontwikkelen - ook wel 'hamburger disease' genoemd.

http://nl.wikipedia.org/wiki/Escherichia_coli

[Reactie gewijzigd door Verwijderd op 24 juli 2024 06:40]

[Verwijderd]

Op dit moment is het enige waarvoor e. colli word gebruikt omdat het makkelijk te manipuleren is, volgende stap is dit met andere DNA uit te voeren. ; bijvoorbeeld;

Pakt men een stukje vel van zijn eigen lichaam, lezen het in, passen de celstructuur aan (cq. bewerken het met een vooraf geprogrammeerd stukje "code" etc. en voeg het weer samen.(lijkt me?) en verder wordt het door je celstructuur aangezien als jou eigen. Waar 1; ondetecteerbaar. 2; Niet schadelijk voor je eigen. Omdat het van je eigen DNA gecreeërd is.

Althans als dit menselijk gebruikt gaat worden dan.

Ik zie namelijk ook wel voor me dat we straks robots hebben met Processor en een complete namaak "dna-structuur." daarbij ook nog is een dikke sci-fi erachteraan. Als je weet wat ik bedoel.

[Reactie gewijzigd door Verwijderd op 24 juli 2024 06:40]

[Verwijderd]

E-Colli is juist gevaarlijk omdat het genetisch makkelijk te muteren is.. En dus zich heel snel kan aanpassen aan onze bestrijdingsmiddelen.

[Verwijderd]

Een eerste gedachtenspinsel die bij me opkomt: kan dit ook andersom? DNA met bits manipuleren zodat bijvoorbeeld een (aangeboren) DNA afwijking opgeheven kan worden...

Wordt ict het medicijn van de toekomst?

[Aham brahmasmi]

Een eerste gedachtenspinsel die bij me opkomt: kan dit ook andersom? DNA met bits manipuleren zodat bijvoorbeeld een (aangeboren) DNA afwijking opgeheven kan worden...

Denk je dat een "bit" een transistor is? Een bit is gewoon een binair stukje informatie wat twee waarden kan hebben (1/0). Het maakt niet uit of dit een transistor, condensator, stukje plastic (phase change RAM), DNA-eiwit of iets anders is -- het heet in alle gevallen een bit.

[Proxx]

* Proxx gaat aandelen van AV bedrijven kopen

[Countess]

DNA maken kunnen we al. maar het gaat wel met brokken en we gebruiken er virussen voor om ze af te leveren.

[David Mulder]

Naja, om "knippen" en "plakken" gelijk te stellen aan DNA maken... Want dat is zover ik weet alles wat we momenteel doen. Hoe dan ook, ik zie niet het voordeel van het gebruik van DNA hier boven iedere andere molecule... tuurlijk, we kunnen biologische systemen gebruiken voor de (re)productie, maar aan de andere kant is DNA veel groter en draagt het (als ik deze techniek goed begrijp) oneindig veel nutteloze data met zich mee die niet gebruikt zou worden en zouden er ook kleinere efficientere moleculen te 'maken' moeten zijn.

[Edek]

Bij het lezen van dit artikel denk ik meteen: "Wetenschappers maken bits uit stenen"
Bits kunnen uit min of meer alles worden gemaakt. Dat het uit DNA is gemaakt voegt geen speciale waarde toe.

[Reactie gewijzigd door Edek op 24 juli 2024 06:40]

[Verwijderd]

een beetje literair meesterwerk bestaat uit niet meer dan 26 letters en wat leestekens. En elk muziekstuk bestaat uit een beperkt aantal noten die je nog een octaafje kan schuiven. Daten kunnen we eveneens schrappen want elke man en vrouw (of andere combi) past min of meer ook wel bij elkaar.

Zo... nu nog even wereldvrede regelen en dan zijn we klaar voor vandaag

[haifisch]

Dan kan een virusscanner ook een virusscanner in de echte wereld worden!

[Jimheirbaut]

Gaaf. Ze konden ook al data opslaan in het DNA van bacteriën:
http://www.deingenieur.nl...slag-in-bacterie-dna.html

[mrlammers]

Waarom zou je bits willen maken uit DNA? Omdat het kan?
DNA is een groot en lomp macromolekuul en veranderen van orientatie kost veel energie. Bovendien is het traag.

Snelle bits maak je zo:
http://www.science.unsw.e...-built-with-just-7-atoms/
Zie ook:
http://www.nature.com/nna...4/full/nnano.2012.21.html

Sinds 1947 is het concept van de transistor nou niet echt meer veranderd. En wil je echt vooruit, dan maak je transistoren met 3 schakelopties in plaats van 2. Trits in plaats van bits.
Er wordt al onderzoek gedaan naar Phits (Phase Digits) waarbij een transistor meer dan 2 toestanden kan hebben.
Lees: http://web.physics.ucsb.edu/~awschalom/

[Virtuozzo]

Heh. Het eerste wat hier bij me op kwam was de gedachte "Skynet uit het petrischaaltje"

[Ivos]

Toeval?

[The Bula King]

Zolang ze geen biologische chip plaatsen in een LIFT is het voor mij ok

[Verwijderd]

Straks wordt je in het ziekenhuis op een wachtrij gezet omdat er eerst nog 2 CPU's moeten worden behandeld.