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Reportagem |
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| edição 49 - Junho 2006 |
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| Computadores de DNA ganham vida |
| Cientistas exploram o poder de computação de moléculas biológicas e criam máquinas minúsculas capazes de falar diretamente com células vivas. |
| por Ehud Shapiro e Yaakov Benenson |
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Matt Collins |
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| O DNA armazena dados naturalmente, o que faz dele matéria-prima ideal para construir computadores |
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Quando o matemático britânico Alan Turing concebeu a noção de uma máquina de computação programável universal, a palavra "computador" tipicamente se referia não a um objeto, mas a seres humanos. Era 1936, e pessoas que tinham o trabalho de computar, em termos modernos, trituravam números. Turing projetou uma máquina capaz de realizar o trabalho deles - calcular qualquer problema computável - e armou o cenário para o estudo teórico da computação que permanece como base para a ciência da computação. Mas ele nunca especificou quais materiais deveriam ser usados para construí-la.
A máquina puramente conceitual de Turing não tinha fios elétricos, transistores ou portões lógicos. Na verdade, ele imaginava-a como uma pessoa com uma folha de papel infinitamente longa, um lápis e um simples manual de instruções. Seu computador incansável leria um símbolo, o modificaria e depois passaria para o símbolo seguinte, de acordo com regras programadas, e continuaria agindo assim até que nenhuma regra mais se aplicasse. Portanto, apesar de a maioria das pessoas só ter visto até hoje máquinas eletrônicas de metal, válvulas e peças de silício, essas não são a única forma possível que um computador pode assumir.
Também os organismos vivos realizam processos físicos complexos sob o comando de informações digitais. As reações bioquímicas e, em última análise, o funcionamento de um organismo inteiro são regidos por instruções armazenadas em seu genoma, codificado em seqüências de ácidos nucleicos. Quando o mecanismo das máquinas biomoleculares no interior das células que processam DNA e RNA é comparado à máquina de Turing, surgem semelhanças impressionantes: os dois sistemas processam informações armazenadas em uma seqüência de símbolos tomados de um alfabeto fixo, e ambos avançam passo a passo ao longo dessas seqüências, modificando ou acrescentando símbolos de acordo com um conjunto de regras.
Esses paralelos inspiraram a idéia de que moléculas biológicas poderiam, um dia, virar a matéria-prima de uma espécie nova de computador. Ele não necessariamente teria um desempenho maior nas tarefas tradicionais de computação - a velocidade de máquinas moleculares naturais, como o ribossomo, é de apenas centenas de operações por segundo, comparada aos bilhões de operações por segundo em alguns dispositivos eletrônicos. Mas as moléculas têm uma capacidade singular: falam a língua das células vivas.
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| Ehud Shapiro e Yaakov Benenson começaram sua parceria para construir autômatos moleculares em 1999. Shapiro é professor do departamento de ciência da computação e química biológica do Instituto de Ciência Weizmann, em Rehovot, Israel. Já era um grande cientista da computação e pioneiro dos softwares, com interesse crescente em biologia em 1998, quando projetou pela primeira vez um modelo de uma máquina de Turing molecular. Benenson, que acabara de completar o mestrado em bioquímica na Universidade Technion de Haifa, tornou-se aluno de Shapiro de doutorado no ano seguinte. Agora como pesquisador do Centro Bauer para Pesquisa Genômica da Universidade Harvard, Benenson desenvolve novas ferramentas moleculares para sondar e afetar células vivas. |
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