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近日,一个美国科学家团队利用经巧妙设计的大肠杆菌.制成了可解决复杂数学问题的细菌计算机,且速度远快于任何以硅为基础的计算机.此项发表在《生物工程》杂志上的研究证明,细菌也可用于解决如“汉弥尔顿路径问题”这样的复杂数学难题.
然而,对这种细菌计算机进行编程可不是一件容易的事.研究人员通过改变大肠埃希菌的DNA,将该数学问题简化为只有3个城市的版本并加以编码.这些城市由一系列会令细菌发出红光或绿光的基因组合代表,而城市间可能的途径由DNA的随机排序进行搜寻.产生正确答案的细菌会同时发出两种颜色的光,从而将之变成黄色.
此项研究除了证明细菌计算的能力之外,还为合成生物学领域做出了重要贡献.电子电路由晶体管、二极管及其他元件组成,生物电路也是如此.目前,合成生物学家们已共同创建了《标准生物零件登记簿》,而此项最新研究的成果又为这个登记簿增添了60多个新零件.
除了证明了细菌计算的威力之外,该小组还为合成生物学领域做出了重要贡献.就像电子电路是由一些晶体管、二极管及和其他元件组成,生物电路也同样如此.
但是生物具有一个天生的缺陷――菌群易受外来干扰,感染后大量死亡.就像传统电脑中防御病毒、保护文件一样,科学家们不得不想办法来保护细菌.
而且,这种计算机目前也只是一种“概念性”的阶段,跟真正的计算机还有很大的差距.就连美国麻省理工学院的合成生物学家汤姆奈特也表示,不要期待细菌超级计算机短时间内面世.奈特说“这开启了应用广泛的生物计算之门,不过还并不会令你的Xbox运行得更快.”
小贴士
汉弥尔顿路径问题是指：譬如有lO个城市,从北京出发,以上海为目的地,不重复走遍所有10个城市的最短路线.这个看似简单的问题要解决起来其实超乎想象的复杂.因为从北京到上海的所有可能路线组合高达350万条,普通计算机要找出其中最短的路线需要花很长的时间,因为它一次只能尝试一条.而一台由数百万细菌组成的计算机则能同时考虑每一条路径.随着时间的推移.细菌的繁殖不断增加,其计算能力还能继续提高.