
すべてのコンピュータがシリコンで作られているわけではありません。定義上、コンピュータとは、データを処理し、計算を実行し、いわゆる論理ゲートを使用して入力(例えば、バイナリコードの1と0)を出力に変換するものを指します。そして現在、小規模な国際的な科学者コミュニティが、コンピュータの領域を細胞、動物、その他の生物にまで拡大しようと取り組んでいます。彼らの実験の中には、高度に理論的なものもありますが、実用的な生物学的コンピュータへの第一歩を踏み出したものもあります。いずれも、現在チップや回路基板が行っている作業を生命に実行させようとする試みです。
例えば昨年、ウェスト・オブ・イングランド大学のコンピュータ科学者アンディ・アダマツキー氏と日本の研究チームは、ソルジャーガニ上で動作する論理ゲートを開発しました。彼らはまず、コンピュータの論理ゲートの配線の形状を模倣した迷路を構築しました。
次に、2つのカニの群れ(入力)をゲートの端から端まで追跡しました。群れが衝突すると、それらは合体して新たな群れ(出力)を形成し、その群れはしばしばそれぞれのベクトルの和の方向へと向かいました。これは、ある程度ランダムな生きたシステムが有用な秩序を生み出すことができることを実証しています。

カニが群れを作るのが得意だとすれば、腐った木に生息する単細胞生物、粘菌(Physarum polycephalum )、通称粘菌は、驚くほど地図作りに長けている。アダマツキー氏と、オンタリオ州クイーンズ大学のコンピューター科学者セリム・アクル氏は、過去数年間、粘菌を用いてネットワークの地図作成に取り組んできた。
粘菌は「バイオエレクトロニクスとコンピュータ産業に革命を起こすだろう」
ある実験では、カナダの地図を用意し、主要都市にオート麦のフレーク(粘菌の餌)を落とし、トロントに粘菌を置いた。すると粘菌が滲み出て各都市への最も効率的な経路を形成し、実際のカナダの高速道路網をほぼ完璧に模倣した「道路」網ができた。
昨年4月、バイオコンピューターの進歩はさらに目覚ましいものとなった。スイスのバイオエンジニアたちが、ヒト細胞をコンピューターの演算処理である2進数の加算と減算を行うようにプログラムしたと発表した。彼らは、互いにオンオフを切り替える精巧な遺伝子回路を持つ細胞を遺伝子操作した。細胞は、培養皿に添加された2つの入力(エリスロマイシン分子とフロレチン分子)を処理し、赤色または緑色の蛍光タンパク質を産生することで結果を表示することができる。
一体全体、何の意味があるのだろうか?アダマツキー氏によると、粘菌のマッピング能力は、今日のコンピューターよりも優れた道路、無線ネットワーク、そして情報処理回路を設計できる可能性があるという。粘菌と電子機器を組み合わせることでも、新たなメリットが生まれる可能性がある。アダマツキー氏は既に、電気通信の速度と粘菌の学習能力を融合させたコンピューターチップを開発している。
このハイブリッド技術は、コンピューターというよりむしろ脳のように情報処理を行い、経験と試行錯誤を通して学習・成長することで、神経科学とコンピューター科学の両方の課題解決を可能にします。「フィザルムスを用いたコンピューティング研究は、バイオエレクトロニクスとコンピューター産業に革命をもたらすと考えています」と彼は述べています。
同僚のアクル氏は、バイオコンピューターの利点の一つは、従来の電子機器では機能できない場所でも機能することかもしれないと述べています。「海底、人体、あるいはコンピューターが耐えられないかもしれない別の惑星といった過酷な環境でのコンピューティングを想像してみてください」と彼は言います。シリコンチップが溶けたり、凍ったり、崩壊したりする可能性のある環境でも、生命体は繁栄できる可能性があります。
しかし、細胞は他の細胞と巧みに相互作用するため、最大の恩恵は医療分野にもたらされる可能性がある。チューリッヒ工科大学のバイオエンジニアで、細胞計算機プロジェクトの主任研究者であるマーティン・フッセネッガー氏は、細胞をプログラムして「スマート細胞インプラント」に組み込み、人体の健康問題を感知し、個々の患者に合わせた治療を施すことができると述べている。
例えば、乳がんのリスクが高い患者には、がんを示唆する分子を認識し、それらを作り出す細胞を殺すタンパク質を生成するインプラントを移植できるかもしれない。「病んだ細胞はバグを抱えたプログラムです」とアクル氏は言う。「コンピューター科学者はバグを見つけて修正するのが得意です。残りは皆さんの想像にお任せします。」