Wenn die Visionen von Ehud Schapiro und seinen Kollegen wahr werden sollten, könnten Scharen biologischer Nanocomputer eines Tages große Mengen von DNS-Sequenzen in kurzer Zeit durchforsten - oder gar im Innern menschlicher Zellen Kalkulationen ausführen. Einen ersten Schritt in diese Richtung hat das Team bereits getan: Es konstruierte einen molekularen Rechner, der im Reagenzglas selbständig einfache mathematische Probleme lösen kann.

Vorbild für das Verfahren waren biochemische Prozesse im Körper: "Die lebende Zelle enthält unglaubliche molekulare Maschinen, die Informationsträger wie DNS- oder RNS-Moleküle auf eine Weise manipulieren, die der von Computern sehr ähnelt", schwärmt Teamleiter Schapiro vom israelischen Weizmann Institute of Science, der die Erfindung zusammen mit seinen Kollegen in der aktuellen Ausgabe des Fachmagazins "Nature" vorstellt.

Solche Reaktionen machen sich die Forscher bei ihrem Nanocomputer zunutze: Die Eingabedaten werden in Form von DNS-Strängen in eine Lösung gegeben. Darin befinden sich zwei natürliche Enzyme, die - sozusagen als Hardware des Biorechners - die chemisch kodierten Informationen verarbeiten und das Ergebnis in Form neuer Moleküle ausgeben. Mit verschiedenen weiteren DNS-Abschnitten, die als Software dienen, lässt sich die Mini-Maschine auf die Bewältigung einfacher Operationen programmieren.

Da eine Recheneinheit nur aus wenigen Molekülen besteht, lässt sich in einem Reagenzglas theoretisch ein wässriges Superhirn unterbringen. Eine Billion einzelner Computer kann parallel in einem Tropfen arbeiten, haben die Forscher kalkuliert. Der schlaue Cocktail soll eine Leistung von einer Milliarde Berechnungen pro Sekunde erreichen, wobei die Rechengenauigkeit bei mehr als 99,8 Prozent liegt. Der Stromverbrauch beträgt weniger als ein Milliardstel Watt.

• Wissenschaftsmagazin "Nature" 

Ähnliche DNS-Computer haben andere Teams zwar schon vorher konstruiert, diese benötigten für ihre Berechnungen jedoch mehrere Reaktionen, die jeweils die Überwachung durch die Wissenschaftler erforderten. Der Flüssigrechner der israelischen Forscher hingegen arbeitet automatisch, sobald einmal die richtige Mischung von Molekülen angerührt ist.