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科學(xué)家構(gòu)造迄今最復(fù)雜生化電路 已有3人參與
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科學(xué)家構(gòu)造迄今最復(fù)雜生化電路 據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)6月3日(北京時間)報道,美國科學(xué)家使用DNA分子,在一個試管中構(gòu)造出了迄今最復(fù)雜的生化電路?茖W(xué)家表示,這些電路可用來探測生物系統(tǒng)內(nèi)部信息處理的基本原理,也可用來設(shè)計具有決策能力的生物化學(xué)路徑等。相關(guān)研究發(fā)表在6月3日出版的《科學(xué)》雜志上。 邏輯門是使計算機在正確的時間做出正確行動的數(shù)字邏輯電路的基本組成元件。傳統(tǒng)計算機中的邏輯門由電子晶體管制成,導(dǎo)線將它們連在一起形成電路。而加州理工學(xué)院生物工程系博士后錢璐璐和同事埃瑞克·溫弗利教授制造的生化電路,其邏輯門則由裝滿鹽水的試管內(nèi)的DNA分子組成。與電子電路中以電子流入和流出晶體管作為信號不同,用DNA制成的邏輯門將接收和發(fā)出分子作為信號,這些分子信號從一個特定的邏輯門漫游到另一個,好似有無形的導(dǎo)線將其連在一起組成電路。 錢璐璐解釋道,此前實驗室制造的生化電路都有局限性,當電路增大時,其工作的穩(wěn)定性和可預(yù)測性會隨之下降。因為不同的電路需要不同的分子結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)其功能,因此,電路越大,結(jié)構(gòu)越復(fù)雜,調(diào)試難度也隨之增加。而新方法制造出的分子元件結(jié)構(gòu)簡單且標準化、運作穩(wěn)定也容易進行規(guī);闹圃欤梢灾圃斐龈蟾鼜(fù)雜且運行穩(wěn)定的電路。 錢璐璐和溫弗利用新方法制造出了幾個電路,其中最大的一個包含有74個不同的DNA分子,可以計算不超過15的整數(shù)的平方根?茖W(xué)家們通過監(jiān)測輸出分子的濃度獲取答案,整個計算過程耗時10小時,因此,它無法很快取代筆記本電腦。但這種電路的主要目標不是取代計算機,而是讓科學(xué)家更好地對生化過程進行邏輯控制。錢璐璐說:“我們想要制造出更加尖端的生化電路來完成更加復(fù)雜的任務(wù),讓分子設(shè)備根據(jù)具體環(huán)境做出行動! 錢璐璐表示,他們的電路有幾個新特性。首先,所有邏輯門的結(jié)構(gòu)都一樣,區(qū)別只在于DNA序列不同。因此,同一類元件可以連在一起,制造出任何電路。更重要的是,科學(xué)家們不需要了解電路背后的分子機制就可以制造出電路。另外,通過調(diào)整某些DNA分子的濃度,科學(xué)家們可改變邏輯門的功能。而且,這些組成元件可以即插即用,因此很容易重新組裝成不同的電路。 新研究讓科學(xué)家在設(shè)計應(yīng)用于生物、化學(xué)工程的化學(xué)反應(yīng)方面擁有了前所未有的掌控力。未來,人工合成的生化電路可探測血液樣本中各分子的濃度,并將信息整合后進行病理學(xué)診斷。(來源:科技日報 劉霞) |
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