מחשוב ביולוגי (Bio computing) הוא תחום מדעי שבו חוקרים ומפתחים יכולת ליצור מחשבים ביולוגיים, לצד המחשבים הרגילים שבהם אנו משתמשים כיום. המדענים בתחום הביוטכנולוגיה מבטיחים שמחשבים ביולוגיים יפעלו בדרך כזו שהם יוכלו לתקשר בעתיד עם מערכות ביולוגיות ואורגניזמים חיים.

הכוונה היא שבעתיד הרחוק יסעו מחשבים מולקולריים ומחשבי דנ"א זעירים ביותר ממש בתוך הגוף. הם יאתרו מחלות ובעיות רפואיות, דוגמת תאים סרטניים, סתימות בעורקים או גידולים פנימיים, ויפעלו נגדם באופן אוטומטי.

כדי שנבין את סדרי הגודל - טיפת מים אחת תוכל להכיל טריליונים רבים של מחשבים ביולוגיים, שיוכלו לבצע פעולות שונות, ללא עזרה ממחשוב ותוכנות חיצוניות. בליעת טיפת תרופה עתידית תוכל להזרים לגופנו המוני מחשבים זעירים שכאלה, מוגבלים ביכולות של כל אחד מהם, אך מדהימים ביכולות של כולם ביחד. אלו יוכלו לאבחן את הבעיות הרפואיות ואז גם לרפא אותן - אם זה לתקן פגמים בגנים או להשמיד גידולים ברמת התאים הבודדים והראשונים שלהם.

ביכולת המתפתחת של המחשבים הביולוגיים, לתקשר ישירות עם מערכות ביולוגיות, או במילים אחרות, יצורים חיים, הם יוכלו לבצע פעולות שמחשבים בסדרי הגודל של ימינו לא יוכלו לעולם לבצע.

והמדהים ביותר הוא שאנו בני האדם, אפילו לא נדע שאובחנו אצלנו תאיים סרטניים למשל, ושהם הושמדו. הפעולות הללו יתקיימו באופן אוטומטי, בתוך גופנו, בשלבים הראשונים של התפתחות הבעיות הללו וללא נזקים לגוף!


הנה טריליוני המחשבים הננו-ביולוגיים שישוטטו בתאים שבגופנו, יזהו מחלות מתהוות וירפאו אותנו עוד לפני שנרגיש בהן (עברית):

https://youtu.be/jE_mX1CnQlU


המחשב הביולוגי שכבר הצליחו לפתח:

https://youtu.be/IQ545ZniAOw


וסרט תיעודי על המחשוב הביולוגי של העתיד:

https://youtu.be/00vBqYDBW5s?long=yes

הכונן הקשיח הוא טכנולוגיה משתנה שהולכת ומתקדמת לשכלול בלתי נתפס. אבל הוא מוגבל בנפח הנתונים שהוא מסוגל לשמור. האינפורמציה בעולם ממלאת כיום מעל 50 מיליארד כוננים קשיחים. מסתבר שאת כל המידע העצום הזה ניתן יהיה לדחוס בקלות לתוך 300 גרם של דנ"א!

היות ודנ"א הוא זיכרון ביולוגי ששורד מאות אלפי שנים, יש חוקרים שמבטיחים שאם נמתין עוד מעט, יתכן שנזכה לראות כוננים ביולוגיים (Biological drive) המבוססים על חיידקים שישמשו לאחסון מידע, בכמויות ובשרידות חסרי-תקדים. להמחשת היכולות של טכנולוגיה כזו - בשנת 2012 הצליחו באוניברסיטת הרווארד לאחסן 704TB של מידע בגרם אחד של DNA.

מדענים מבטיחים זה כמה שנים שחיידקי אי-קולי, אותם חיידקים שלרוב לא נרצה לפגוש בחומוס שלנו, יוכלו להיות, החזיקו חזק, הכונן הקשיח שלנו. הרעיון הפשוט הוא להנדס גנטית את חיידקי האי-קולי, כך שיתאפשר "לרשום" ברצף הדנ"א של החיידקים את המידע הדיגיטלי שלנו, ממש כמו שמשתמשים כיום בכונן קשיח. אלא שבמקום 0 ו-1 כמו במדיה דיגיטלית, ישמשו אותנו לרישום נוקלאוטידים, שרשרות רצף של האותיות T A C ו-G שיש בדי אן איי של החיידקים הללו.

כמובן שלצורך כמויות המידע הנדרשות לנו ישמשו חיידקים רבים ולא אחד. על כל אחד מהם יירשם חלק זעיר במידע שנאגור עליו, כשביחד יוכלו טריליוני חיידקים להיות אמצעי איחסון עצום בנפח האחסון שלו, אך לא גדול בממדיו.

נוסף לכתיבת המידע על החיידקים, יש גם צורך ביכולות לקרוא לאחר מכן את הנתונים שנרשמו עליהם, כדי להשתמש בהם שוב. לפענוח הנתונים שאגרנו על חיידקי האי. קולי וכדי לעשות שימוש באותו מידע שנשמר על ה"דיסק החיידקי" המדהים הזה, יידרש פענוח הגנום של החיידקים והמרתו לאופן הסידור המקורי של הנתונים. זו לא משימה קלה, אך בהתחשב בכך שפענוח הגנום האנושי כבר הסתיים, יש סיכוי שעוד בחיינו נזכה לראות כונן חיידקי חי שכזה..

ב-2013 דיווח הוול סטריט ג'ורנל שמדענים הצליחו לאחסן בגדילי DNA הקלטה של "יש לי חלום", נאומו המפורסם של מרטין לותר קינג, כמו גם תמונה, מאמר מדעי ואת הטקסט של כל 154 הסונטות של שייקספיר. לאחר מכן הצליחו החוקרים לקרוא את המידע בחזרה, בדיוק שמתקרב ל-100%. גם חברת מיקרוסופט כבר הצליחה בעבר, לשמור קבצי מוסיקה על מחרוזות DNA, מה שללא ספק נותן ממד חדש למושגים כמו "אוזן מוזיקלית" או "פרפרים בראש"...


הנה האפשרות לאחסן מידע ב-DNA (מתורגם):

https://youtu.be/r8qWc9X4f6k


זו הטכנולוגיה שתאפשר שמירת נתונים על דנ"א של חיידקים:

https://youtu.be/_O-kLA3uEyA


כך יוכלו חיידקים לשמש לאיחסון מידע:

https://youtu.be/vJfcR6SQYmo


כוננים ביולוגיים הם מעבר לפינה:

https://youtu.be/dNtVWPaOzho


מדענים מספרים על המחקר בתחום:

https://youtu.be/BgOlfRcsowI


הפיתוחים הללו התחילו כבר לפני עשרות שנים:

https://youtu.be/FKdtmOjxiHw