El sueño de ciencia ficción de una 'computadora molecular' se está volviendo cada vez más real

La razón por la que podrían elegir un bit con un mayor contenido de información es por la física del cabezal de lectura. Cuando la cabeza se mantiene en -1, se distorsiona de forma predecible. Cuando se une a una sección considerada +1, se deforma hacia atrás. Para 0, no se deforma.

Luego, si enciende una luz en la máquina molecular mientras lee, cada una de las tres distorsiones distorsionará esa luz de una manera única. Los científicos han podido rastrear cómo cambia la forma de la cabeza al leer esta luz. un proceso llamado espectroscopia de dicroísmo circular para determinar la forma del trinquete a medida que se mueve por la tira.

En pocas palabras: Demostraron que la cabeza responde a lo que lee. En otras palabras, descubrieron que se pueden utilizar los procesos fundamentales de la física y la química para transmitir información a nivel molecular. "Esta es la primera prueba de principio que muestra que se puede hacer de manera efectiva", dijo Jean-François Lutz, químico de polímeros del Centro Nacional de Investigación Científica de Francia, que no participó en la investigación. “Fue conceptualizado pero nunca logrado”.

"La forma en que se diseñan las máquinas moleculares es realmente complicada y muy agradable", dice. Lee Croninun químico de la Universidad de Glasgow que no participó en el estudio. (El equipo de Cronin tiene Un pionero un tipo diferente de computadora química llamada Chemputer que automatiza de forma fiable las reacciones químicas.) “Si puede controlar digitalmente el ensamblaje a nivel molecular y hacer cada hilo individual a la medida, entonces puede hacer materiales asombrosos”, continúa. “Pero estamos un poco lejos de eso. Y me preocupa prometer demasiado.

Lutz también tiene cuidado de no prometer demasiado. Señala que la función de "lectura" es lenta y la información que se puede leer es mínima. Además, aún no es posible "escribir" información usando una computadora molecular, lo cual es necesario para fabricar nuevos medicamentos o plásticos.

Lee no está preocupado por la velocidad. En el presente experimento, tomó varias horas moverse entre bloques de información. Él piensa que eventualmente será más rápido porque en la naturaleza "los ribosomas pueden leer alrededor de 20 dígitos por segundo". Y para él, el minimalismo de la información es también el significado. Se trata de empaquetar información en el espacio más pequeño posible, tal vez para computación, almacenamiento de datos o fabricación, y recuperarla de forma autónoma. Él lo llama "la máxima miniaturización de la tecnología".

Sin embargo, tiene ideas para el crecimiento: imagina que algún día podrá usar un código de 5 o 7 vías que incrustaría aún más información en cada bloque de cinta.

El próximo paso adelante será apuntar a su maquinaria molecular. escribe. En el presente documento, el equipo de Leigh sugiere que las moléculas de lectura que cambian de forma pueden catalizar diferentes reacciones químicas dependiendo de su forma (Leer +1, hacer la molécula A. Leer 0, hacer la molécula B). Puedes imaginar una bañera llena con tales lectores moleculares, todos programados para imprimir las mismas moléculas, funcionando como una especie de fábrica, tal vez para producir superpolímeros que las células nunca podrían producir. "Como científicos sintéticos, tenemos toda la tabla periódica de elementos que podemos usar", dice Lee. "Es una liberación de las formas en que la biología está limitada".

Lee está particularmente tentado a hacer nuevos plásticos de esta manera. Los plásticos como el poliestireno, el polimetacrilato y el polipropileno son polímeros, cadenas largas de la misma unidad repetitiva o monómero. Sus propiedades físicas son útiles para nosotros. Pero, ¿quién sabe qué tipo de supermateriales podrían surgir de la mezcla y combinación deliberada de monómeros?

La combinación de bloques de construcción es un concepto poderoso en biología. Por ejemplo, todas las proteínas del mundo se basan en una combinación de solo 20 aminoácidos. "Tomemos como ejemplo la telaraña: es proteína y es cinco veces más fuerte que el acero", dice Lee. “Si toma exactamente los mismos 20 aminoácidos pero los junta en una secuencia diferente, obtiene miosina, que es el bloque de construcción del músculo y puede generar fuerza, o puede producir anticuerpos.

Lutz advierte que las elevadas ambiciones de las máquinas moleculares no son nada nuevo. "Soñar con la química siempre es bastante fácil; hacerlo realidad es diferente", dice.

Aún así, el progreso incremental como el de Leigh acerca un poco más la química. "Si pueden escalarlo, será increíble", dice Cronin. “Pero están muy lejos de ser una máquina de Turing”. €€