HEADLINE: DNA-COMPUTER LOST LOGISCHE SOM OP DIE MENS NIET AAN KAN

BYLINE: (BRUNO VAN WAYENBURG)

BODY:

Een DNA-computer heeft een logisch probleem kunnen oplossen, waarvan de berekening praktisch niet meer met de hand te doen is. Met moleculair biologische technieken wisten Amerikaanse onderzoekers de enige combinatie van twintig logische waarden ('waar' of 'onwaar') te vinden die aan vierentwintig vooraf bedachte voorwaarden voldeed (Science, 19 april).

Een zo'n voorwaarde was bijvoorbeeld: 'Variabele nummer 1 is onwaar of variabele 4 is waar of variabele 11 is onwaar.' Het feit dat er twintig variabelen in deze puzzel voorkomen, betekent dat er ruim een miljoen mogelijke combinaties moeten worden getest, voor een computer een peulenschil, maar voor de mens vrijwel onmogelijk.

De wetenschappers maakten de variabelen in enkelstrengs-DNA. Elk van de twintig variabelen werd gerepresenteerd door twee verschillende stukjes DNA, waarvan de ene staat voor 'waar' en de ander voor 'onwaar'. De stukjes DNA hadden een lengte van vijftien basen. Door deze losse variabelencodes chemisch aan elkaar te rijgen, ontstaat een mengsel DNA-strengen van 300 basen lengte waarin alle mogelijke combinaties (2 stuks, ofwel 1.048.576) van variabelen vertegenwoordigd zijn.

Uit dat mengsel visten de Amerikanen de ene goede combinatie door het DNA vierentwintig maal door verschillende selectiemodules te laten lopen, voor elke logische voorwaarde een. De modules zijn glazen buisjes met daarin een polymeergel, waarin korte DNA-strengen aan de polymeermoleculen vast zitten. Deze enkele strengen zijn complementair aan bepaalde variabelencodes. Daardoor houdt de gel alleen de DNA-strengen vast waarin precies die variabelencodes voorkomen, zodat de strengen worden geselecteerd die aan de voorwaarde voldoen. De andere strengen stromen ongehinderd door en worden later weggegooid.

De - willekeurig gekozen - logische formule waaraan de oplossing moet voldoen, bestond uit vierentwintig delen, en kon daardoor worden uitgedrukt als een opeenvolging van vierentwintig selectiestappen. Na deze stappen blijven alleen de DNA-strengen over die aan alle vierentwintig voorwaarden voldeden. Deze DNA-strengen, waarin de enige oplossing van de puzzel gecodeerd was, werden vermeerderd en stap voor stap afgelezen, waarmee de berekening compleet was.

De proef, die alleen gebruik maakt van eenvoudige moleculair biologische technieken, toont aan dat biomoleculaire berekeningen tot meer in staat zijn dan het oplossen van 'speelgoedproblemen', waarvan de oplossing met de hand in een uurtje is te vinden. In theorie zijn DNA-methoden uit te breiden tot rekenproblemen met hooguit 80 variabelen, omdat daarboven de hoeveelheid DNA onhandelbaar groot wordt.

De auteurs, onder wie Leonard Adleman, die in 1994 de primeur van de eerste DNA-berekening had, merken zelf al op dat DNA-computers nooit een serieuze bedreiging zullen vormen voor hun elektronische pendant zolang grote technische doorbraken uitblijven.

Eerder zoeken zij het in niche-toepassingen: berekeningen waarin bijvoorbeeld energiezuinigheid of extreem hoge informatiedichtheid is vereist, of het aansturen van moleculair biologische systemen. Ook verwachten de onderzoekers dat verwante technieken gebruikt zouden kunnen worden voor het selectief uitlezen van 'natte' DNA-databanken, of voor gevoelige biochemische detectietechnieken.

Biotechnologie en genetica ; Wetenschap en Techniek ; Exacte Wetenschappen ; Biologie