Una computadora de ADN suma dos números de 25 bits al favorecer la respuesta correcta

Es posible codificar un cálculo para que la disposición más estable de unas moléculas corresponda a la respuesta. En un trabajo publicado el 16 de septiembre en Nature, un equipo construyó una computadora de ADN que ejecutó diez programas, entre ellos la suma de dos números de 25 bits. Llama a esa suma un cálculo de 100 bits porque cuenta 50 bits de entrada, 25 de acarreo entre posiciones y 25 de salida; no significa sumar dos números de 100 bits.

El sistema usa una hebra larga de ADN como soporte con posiciones a las que se unen hebras cortas. El conjunto de hebras disponibles determina el programa y los datos iniciales. Cada pieza también interactúa con sus vecinas: las combinaciones compatibles se unen con más estabilidad, mientras que las piezas mal acopladas pueden desprenderse y ser reemplazadas. Así, una secuencia de elecciones moleculares representa los pasos lógicos del cálculo, y el ensamblaje favorecido contiene la respuesta.

Tristan Stérin, Abeer Eshra y sus colegas probaron tareas que iban de la detección de paridad —averiguar si ocho dígitos binarios contienen una cantidad par o impar de unos— a la multiplicación y la división. Leyeron los resultados mediante señales fluorescentes y los compararon con ensamblajes de control cuya respuesta se conocía. En los sistemas cortos distinguieron las salidas tras procedimientos de enfriamiento de cerca de un minuto; también cambiaron repetidas veces las entradas de un programa sencillo, con señales distinguibles durante 25 renovaciones.

La suma mayor necesitó 25 posiciones en el soporte y tardó mucho más: en algunas condiciones la lectura llevó alrededor de una hora y una configuración más difícil llegó a unas 14 horas. El equipo tuvo que preparar las hebras y calentar y enfriar la mezcla. El argumento termodinámico es que la respuesta fue diseñada para resultar energéticamente favorecida durante el ensamblaje; el estudio no midió una ventaja en consumo eléctrico frente a las computadoras electrónicas.

La contribución consiste en mostrar, con una plataforma reprogramable, que distintos cálculos pueden surgir de la competencia reversible entre moléculas sin imponer a cada pieza una secuencia rígida de pasos. Para aplicaciones prácticas aún faltan pruebas sobre escala, velocidad y costo energético total. Por ahora, el experimento abre una vía para construir circuitos químicos, no un sustituto de los procesadores de silicio.