美研究人员制成迄今最复杂生化电路
2011年06月03日
来源： 新华网 http://news.xinhuanet.com/tech/2011-06/03/c_121493138.htm
新华网华盛顿６月２日电美国加州理工学院研究人员利用人工合成的ＤＮＡ（脱氧核糖核酸）分子，在试管中制成了迄今最复杂的生化电路。研究人员说，设计这样的电路，目的并非要与电子计算机竞争，而是用来探索生物系统处理信息的原理。
在传统计算机中，集成电路的基本元件逻辑门由晶体管制成，但在这一新制成的生化电路中，逻辑门由短的单链ＤＮＡ和部分双链特征ＤＮＡ组成。晶体管以电子流入和流出晶体管作为信号，而ＤＮＡ逻辑门以接收和发出分子作为信号。
研究人员在最新一期《科学》杂志上报告说，他们设计了多个电路，其中最大的一个包括７４个不同的ＤＮＡ分子，可以计算不超过１５的整数的平方根，给出的答案是小于该平方根的最大整数。研究人员通过监测试管溶液中输出信号分子的浓度读取计算的答案。整个运算过程需要大约１０个小时。
研究人员表示，设计具有决策能力的生化电路，可以帮助更好掌控应用于生物工程、化学工程以及生化工业中的分子反应。比如说在未来，一个设计合成的生化电路可以被放入临床血液样本中，检测各种分子在样本中的水平，然后根据这些信息作出病理学的诊断。
“我们试图借用已为电子世界带来巨大成功的理念，例如对运算的抽象、编程语言以及编译器，并将它们应用到分子生物的世界中，”论文第一作者、加州理工学院生物工程系博士后钱璐璐说。
此前在实验室里制造的生化电路普遍具有局限性，因为当电路的规模增大时，工作的稳定性和可预测性也随之降低。钱璐璐解释说，造成这种局限性最可能的原因是，不同的电路功能需要用不同结构的分子元件来实现，这样当电路变得越来越大时，其制造和调试的难度也随之增加。在此次设计的新生化电路中，分子元件的结构非常简单且标准化，运作稳定且容易升级。
钱璐璐说，在计算机工业中，大家努力制造越来越好的计算机，“我们也在做相同的努力。我们要制造越来越好的生化电路来完成更加尖端的任务，让分子设备根据它们的环境而行动。”
