Молекулярный вычислительный автомат на основе молекул ДНК, созданный американскими и мексиканскими нанобиотехнологами, способен обучаться и успешно реализовывать стратегию логических игр. Такое устройство может найти применение при поиске генетических нарушений и лечении болезней, которые они вызывают, сообщается в журнале Nature Nanotechnology.Автомат, названный MAYA-III (molecular arrays of YES and AND gates) реализует беспроигрышные стратегии тривиальной логической игры, названной учеными "око за око" и напоминающей "крестики-нолики". Эта разновидность игры на четырехклеточной доске была придумана авторами для того, чтобы показать, что молекулярный компьютер может сначала "обучиться" правилам игры, а затем "принимать" решения согласно предложенной стратегии.Вычислительная система представляла собой набор из четырех (по числу игровых полей) пробирок, содержащих растворы искусственно синтезированных дезоксирибозимов (молекул ДНК, обладающих ферментативной активностью). Каждый дезоксирибозим имел в своем составе места, к которым могли присоединяться короткие одноцепочечные молекулы ДНК (олигонуклеотиды) двух типов. Одни олигонуклеотиды запускали работу дезоксирибозимов, другие, наоборот, подавляли ее в зависимости от того, какой ход должен был сделать автомат.Ход человека определялся добавлением в пробирку того или иного олигонуклеотида. Ответ молекулярного автомата фиксировался по свечению флуоресцентной метки, "зажигавшейся" в той или иной пробирке в зависимости от конфигурации, которую принимали молекулы ДНК в ходе биохимических реакций, катализируемых дезоксирибозимами."Обучение" молекулярного автомата заключалось в добавлении в пробирки специальных олигонуклеотидов, которые способствовали образованию таких ДНК-структур, которые в дальнейшем в ходе игры позволяли возникать флуоресцентному свечению - в зависимости от того, какой ход делал человек."Это было в точности похоже на обучение ребенка игре, и состояло из ряда примеров "если я делаю это, ты делаешь то", - пишут авторы работы во главе с Миланом Стояновичем (Milan Stojanovic) из Колумбийского университета в США.Как выяснилось, автомат успешно реализует предложенную ему стратегию, не проигрывая человеку. Более того, этот ДНК-компьютер можно перепрограммировать на другую стратегию, которую он также начинает успешно применять. Важность этой работы, по словам ученых, состоит в возможности создания молекулярной системы, способной выполнять принципиально разные - обучение и дальнейший анализ ситуации с принятием решения. Как поясняют ученые, ими создана модельная система наподобие "программируемой пользователем вентильной матрицы" - логического устройства, структура которого может изменяться в процессе использования.По мнению авторов работы, подобные молекулярные автоматы должны рассматриваться как модельные системы, имеющие потенциальное практическое применение, прежде всего в биологии. Основанные на молекулах нуклеиновых кислот логические элементы являются биосовместимыми, и поэтому могут быть использованы как для диагностики, так и для терапии различных генетических заболеваний.Первым ДНК-компьютером считается система, созданная Леонардом Эдельманом (Leonard Аdelman). В 1994 году он показал, что с помощью молекул ДНК можно решить широко известную в комбинаторике "задачу о коммивояжере" (связанной с поиском кратчайшего маршрута обхода вершин графа).Предшественники MAYA-III также были ориентированы на решение различных логических задач. Система MAYA-I, созданная в 2003 году, могла до определенного хода играть в рэндзю. А система MAYA-II, разработанная в 2006 году, предназначалась для игры в "крестики-нолики" и была способна обыгрывать человека либо сводить игру к ничьей, пишет РИА Новости.