Nasce uma Nova Espécie

Nossa lambreta acabou nos levando bem mais longe do que imaginávamos, e numa direção um tanto diferente. Até agora, nosso computador biomolecular só foi demonstrado em um tubo de ensaio. Seu ambiente biológico foi simulado com a adição de concentrações diferentes de moléculas de RNA e DNA; depois colocamos todos os componentes do autômato no mesmo tubo. Agora nossos objetivos são fazer com que funcione em uma célula viva, observar sua computação dentro dela e fazer com que se comunique com seu ambiente.

Só inserir o autômato na célula já é desafiador, porque a maioria dos sistemas de inserção molecular está adaptada para DNA ou proteína. Nosso computador contém ambos, de modo que estamos tentando encontrar meios de ministrar essas moléculas em conjunto. Outro obstáculo é encontrar um meio de observar todos os aspectos da computação enquanto ocorrem dentro de uma célula, para confirmar que o autômato consegue funcionar sem que as atividades da célula prejudiquem passos da computação ou os componentes do computador afetem o comportamento celular de forma indesejada.

Exploramos alternativas de vincular o autômato ao seu ambiente. Pesquisas recentes de câncer indicam que microRNAs, moléculas pequenas com funções regulatórias dentro das células, são melhores indicadores da doença, de modo que estamos reprojetando nosso computador para “falar” com o microRNA, em vez do mRNA.

Embora ainda estejamos longe de aplicar nosso dispositivo dentro de células vivas, sem falar em organismos vivos, já dispomos da importante prova de conceito. Ao associar um sintoma bioquímico de doença diretamente com os passos básicos de um computador molecular, nossa demonstração do tubo de ensaio confirmou que uma máquina autônoma consegue se comunicar com sistemas biológicos e realizar cálculos biologicamente significativos. Seu mecanismo de entrada percebe o ambiente no qual opera; o mecanismo de computação analisa esse ambiente; e o mecanismo de saída o afeta de forma inteligente, com base no resultado da análise.

Desse modo, nosso autômato cumpriu a promessa dos computadores biomoleculares de permitir a interação direta com o mundo bioquímico. E traz a ciência computacional de volta à visão original de Turing. As primeiras máquinas computadoras tiveram de se desviar de seu conceito para se ajustar às limitações das peças eletrônicas. Somente décadas depois, quando os biólogos moleculares começaram a revelar as operações de máquinas minúsculas dentro de células vivas, os cientistas da informática reconheceram um sistema em funcionamento semelhante à idéia abstrata de Turing acerca da computação.

Isso não significa que as moléculas tendem a substituir as máquinas eletrônicas em todas as tarefas computacionais. As duas espécies de computadores têm poderes diferentes e podem facilmente coexistir. Como as biomoléculas conseguem acessar dados codificados em outras biomoléculas, elas são compatíveis com os sistemas vivos como os computadores eletrônicos jamais serão. Assim acreditamos que nossos experimentos sugerem que essa espécie nova de computador é de importância fundamental e se mostrará valiosa para uma grande variedade de aplicações. O computador biomolecular ganhou vida.