מיחשוב ביולוגי: הנציגים שלנו בגינס
חוקרים ישראלים ממכון ויצמן נכנסו לאחרונה לספר השיאים של גינס לאחר שפיתחו את המחשב הקטן בעולם, המורכב מאוסף מולקולות המסוגלות לבצע חישובים.
המחשב, שנמצא כרגע בתוך מבחנה קטנה, מורכב מכמה סוגי מולקולות: מולקולת קלט, העשויה מ-DNA, ועליה הנתונים שמכניסים לחישוב; מולקולת תוכנה, גם היא DNA, אחת לכל פקודה בתוכנה של המחשב, ומולקולת חומרה, שהיא אנזים החותך את ה-DNAבצורה ספציפית.
DNA הוא החומר הנמצא בכל תא חי, ובו נשמר הצופן הגנטי של היצור החי הנושא אותו. המידע נשמר באמצעות רצף ארוך מאוד של מילים, המורכבות מארבע אותיות בלבד, הנקראות נוקלאוטידים. בכל תא מכ-10 מיליארד תאי הגוף האנושי יש מולקולות DNAהמסודרות ב-46 כרומוזומים.
לכדו את עיני עורכי גינס
בכל תא אנושי נושאות מולקולות הענק של ה-DNA את כל הצופן הגנטי האנושי, ועוד מידע רב, חסר משמעות. בגנום האנושי מכיל ה-DNA כ-3.2 מיליארד אותיות. המולקולות היוצרות את המחשב הביולוגי, שהומצא במכון ויצמן, הרבה יותר קטנות.
יש בהן מולקולות קלט, שאורכן רק כמה מאות אותיות, ומולקולות תוכנה, שאורכן כמה עשרות אותיות. המחשב הביולוגי פותח במכון ויצמן למדע על ידי צוות חוקרים בראשות פרופסור אהוד (אודי) שפירא. יחד איתו עובדים על המחקר ד"ר רבקה אדר, הדוקטורנט יעקב (קובי) בננסון, פרופסור צבי לבנה וד"ר תמר פז-אליצור.
תוצאות המחקר פורסמו ב-24 בפברואר השנה ברשומות האקדמיה האמריקנית למדעים - ומיד לכדו את עיניהן של עורכי המהדורה העולמית של ספר השיאים של גינס.
לא זקוק למקור כוח
המחשב הביולוגי הקטן מסוגל לעשות רק פעולות פשוטות, כמו לזהות אם במספר בינארי (מספר המכיל רק את הספרות 0 ו-1) מופיעה הסיפרה 1 מספר זוגי או אי זוגי של הופעות. "בעצם", מסביר פרופסור שפירא, "מכונת החישוב הביולוגית הזעירה שפיתחנו יודעת לבצע, בינתיים, רק 8 פקודות תוכנה."
"באמצעות אותן 8 פקודות, אפשר לכתוב רק כמה עשרות, או כמה מאות תוכניות פשוטות, שה'מחשב' הזה יבצע." אבל יש למחשב הזה גם יתרונות. הוא אינו זקוק לסוללה או למקור כוח אחר. למען האמת, הוא משתמש לצורך החישוב באנרגיה האצורה בתוך מולקולת הקלט. כאשר האנזים חותך את מולקולת ה-DNA כחלק מתהליך החישוב, משתחררת אנרגיה.
בסוף התהליך, מולקולת ה-DNA קצרה יותר מאשר בתחילתו. מכיוון שהוא קטן כל כך, ה"מחשב" הביולוגי נמצא בכמויות אדירות בכל טיפה של "מרק מחשבים ביולוגיים". במיקרו-ליטר אחד (מיליונית הליטר) של תמיסת מלח עם החומר הביולוגי יש מחשבים ביולוגיים המסוגלים לבצע 66 מיליארד פעולות חישוב בשנייה.
ב"כפית" אחת (5 מיליליטר) של "מרק מחשבים ביולוגיים" יש 15 אלף טריליונים (15 מיליון מיליארדים) של מערכות חישוב מולקולריות. הן מבצעות ביחד 330 טריליון חישובים בשנייה ברמת דיוק של 99.9% לכל צעד של חישוב.
ביחד צורכות כל מכונות החישוב הזעירות 25 מיליוניות ואט אנרגיה - כמות חסכונית ביותר, שהמכונות מספקות, כאמור, לעצמן. זוהי הננוטכנולוגיה - טכנולוגיה של מכונות בסדר גודל של ננומטר, אלפית המיקרון (שהוא אחד חלקי מיליון של מטר).
כדורסל בנגיחות
המחקר של פרופסור שפירא וציוותו אינו רק תיאורטי. המטרה שלהם לא היתה לחדור אל ספר השיאים של גינס (למרות שהצליחו להירשם בו). אנשי הצוות מקווים לפתח ולשפר את מכונת החישוב הביולוגית שהמציאו, כדי שתוכל בעתיד לשמש "מחשב-רופא".
לפי החזון של פרופסור שפירא, יוחדרו לגופנו מעין מכונות ריפוי כאלה. "הכוונה שלנו היא לשפר את המחשב ולהפוך אותו למכונה שתאבחן ותרפא כל אחד מאיתנו עוד לפני שנדע שחלינו", אומר פרופסור שפירא. "כשהמכונה הזעירה תזהה שהגוף אינו מתפקד כשורה, היא תאבחן את המחלה, תקבע מהי התרופה, תפריש את התרופה, ותרפא את הגוף - בלי שהחולה יחוש בסימפטומים או ידע כלל שהיה חולה."
במהדורה הישראלית של ספר השיאים לשנת 2004 מופיעים עוד כמה שיאים עולמיים, להם אחראים ישראלים: בעמוד 203 רשום שיאו של אייל הורן, שקלע בלוס אנג'לס כדור לסל בנגיחה ממרחק 7.62 מטר. בעמוד 175 מככב אהוד (אודי) בוך, שמחזיק בשיא העולמי של מכתבים למערכת: בשנת 2001 התפרסמו בארבעה עיתונים בישראל - "ידיעות אחרונות", "מעריב", "הארץ" ו"גלובס" 131 מכתבים למערכת שכתב בוך.
יש, אולי, גרפומנים שכתבו יותר מכתבים - אבל איש לא זכה שכל כך הרבה ממכתביו פורסמו במשך שנה אחת. וכאמור, בעמוד 181 לספר השיאים, במהדורת 2004, מופיע שיאה של חברת עבודי תעשיית שלטים בע"מ: היא ייצרה את שלט הפירסומת המואר הגדול ביותר בעולם. השלט מוצב על מלון הילטון בעיר ההימורים לאס וגאס שבמדינת נבאדה בארה"ב.
אורכו 60 מטר וגובהו 10 מטרים. הוא מואר בזרקורים, שעוצמת כל אחד מהם היא 16 אלף ואט. אגב, מלון הילטון לאס וגאס החזיק בעצמו בשיא עולמי: הוא היה, בשעתו, המלון הגדול בעולם.
לפנייה לכתב/ת 
