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Winziger Computer benutzt DNA als Energiequelle

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Oben: Molekulare Struktur des DNA-Computers mit Input-Molekülen (grün und blau) und Software-Molekülen (rot und lila). Unten: Beispiel für eine binäre Rechenoperation des DNA-Computers.
Israelische Forscher haben einen Computer konstruiert, der sowohl für seine Rechenoperationen als auch zur Energieversorung DNA benutzt ? den Träger der Erbinformation. Der Computer erhielt einen Eintrag ins Guinessbuch der Rekorde als kleinstes biologisches Rechnermodell der Welt, berichten die Wissenschaftler im Fachmagazin Proceedings of the National Academy of Sciences (Online-Vorabveröffentlichung, Nr. 5624).

Vorgängermodelle des DNA-Computers hatten als Energiequelle das Molekül ATP benutzt. So hatte die Gruppe um Ehud Shapiro vom Weizmann-Wissenschaftsinstitut in Rehovot bereits ein Jahr zuvor einen Computer vorgestellt, der nur aus DNA-Molekülen und Enzymen bestand. Im neuen Modell der israelischen Wissenschaftler versorgt jedoch das Erbgut, das den Daten-Input steuert, den Rechner gleichzeitig auch mit Energie.

Im Einzelnen verbinden sich bei jedem Rechenschritt zwei zusammenpassende (komplementäre) DNA-Moleküle ? ein Input- und ein Software-Molekül. Das Software-Molekül veranlasst dabei ein Enzym, ein Stück des Input-Moleküls abzuspalten. Dadurch wird die in der DNA gespeicherte Energie in Form von Wärme frei und treibt den Rechenprozess voran.

Dieser Vorgang liefert genügend Energie, um den Computer ohne äußere Energiequelle betreiben zu können. Die Rechenoperationen des Bio-Computers sind dabei zu 99,9 Prozent korrekt, berichtet das Team aus Computerwissenschaftlern und Biochemikern. Auch in anderer Hinsicht ist das neue Modell sensationsträchtig: Es ist so klein, dass in einem Mikroliter Flüssigkeit 3 Billionen solcher Computer enthalten sein könnten, die 66 Milliarden Rechenoperationen in der Sekunde ausführen könnten.

ddp/bdw – Christine Amrhein
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