在哺乳動物細胞內(nèi)構(gòu)建出生物數(shù)字電路

   　瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院的馬丁·富塞內(nèi)格爾及其同事就朝這個夢想邁進了一大步。據(jù)《新科學(xué)家》網(wǎng)站6月6日報道，瑞士科研人員在兩套胚胎腎細胞內(nèi)，制成了兩種關(guān)鍵的生物數(shù)字電路：半加器和半減器，它們能分別加上或減去兩個二進制數(shù)。這是迄今為止制成的復(fù)雜的生物電路，有望成為構(gòu)建更先進電路的基石。相關(guān)研究報告發(fā)表在近期出版的《自然》雜志上。

　　富塞內(nèi)格爾表示，雖然此前就曾開發(fā)過能進行簡單計算的生物電路，但其多數(shù)由DNA分子或是細菌制成，很難被植入人類體內(nèi)。為了使生物電路與基因療法或細胞療法等治療途徑掛鉤，就需要在哺乳動物的細胞內(nèi)建立這種電路。

　　普通電子計算機利用電子的存在或不存在代表1和0對信息進行編碼，富塞內(nèi)格爾等人則使用了細胞內(nèi)自然生成的紅霉素、抗生素和根皮素分子。它們能發(fā)揮輸入的作用，在細胞內(nèi)關(guān)閉或是開啟相關(guān)反應(yīng)。這一反應(yīng)將導(dǎo)致紅色或綠色熒光蛋白的生成，也標(biāo)志著計算結(jié)果的產(chǎn)生。例如，在半加器所處的細胞內(nèi)，兩種分子同時存在將使其發(fā)出紅光。這些反應(yīng)的發(fā)生不會干擾細胞的一般功能，卻允許它們在繼續(xù)充當(dāng)正常細胞的同時，也能“說”計算機的二進制語言。

　　細胞計算機卻比電子計算機更加靈活，因為負責(zé)輸入的分子和負責(zé)輸出的蛋白都可被其他生物信號所取代，而傳統(tǒng)的計算機只能局限于電子一種信號。這意味著生物計算機能夠?qū)⒂筛腥局蝎@取的信號設(shè)置為輸入功能，在輸出時則能提供一種適當(dāng)?shù)闹委煼椒?。此外，紅色和綠色熒光蛋白等視覺信號也能發(fā)揮類似的作用，在致病因子出現(xiàn)時，皮膚就會發(fā)出紅光。

　　植入人體內(nèi)的細胞計算機甚至可與電子計算機直接進行交流，由于二者具有同樣的邏輯，科學(xué)家希望電子計算機能和細胞更好地開展對話。事實上，研究團隊已經(jīng)進入了下一個階段，其能夠?qū)Q策性的邏輯編碼進細胞，而不僅僅是生成一種反應(yīng)。

　　然而，英國曼徹斯特城市大學(xué)的馬廷·阿莫斯表示，由于一個細胞的輸出功能并不能作為另一個細胞的輸入功能，這一新途徑是否能擴展至更大的計算電路仍待考證?？蒲腥藛T面臨的下一步挑戰(zhàn)是如何更好地設(shè)計這些設(shè)備，以便其內(nèi)部能夠進行良好溝通