美國研制可自我修復(fù)和進(jìn)化的基因計(jì)算機(jī)
不詳 ?佚名 ? 2009年02月01日 ? ?環(huán)球博覽
據(jù)美國《發(fā)現(xiàn)》雜志報(bào)道，美國北卡羅萊那大學(xué)等高校的研究人員，研制出了一種基因計(jì)算機(jī)。這種計(jì)算機(jī)是一小瓶溶液，溶液中培養(yǎng)著上百億細(xì)菌，每個(gè)細(xì)菌都可以通過其DNA片段進(jìn)行計(jì)算。這一研究項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人之一克邁樂·哈恩斯說，他們是通過在埃希氏菌屬大腸桿菌中添加基因，成功地創(chuàng)造出這種基因計(jì)算機(jī)的。
在實(shí)驗(yàn)過程中，研究人員利用DNA片段充當(dāng)運(yùn)行計(jì)算的籌碼，把從其他細(xì)菌中分離得到的基因添加到大腸桿菌中，并且設(shè)計(jì)了一個(gè)利用特異性位點(diǎn)進(jìn)行重組的系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)DNA元件的倒置，這樣大腸桿菌就可以通過DNA片段的移動(dòng)和反向插入來進(jìn)行DNA片段的排序和翻轉(zhuǎn)。同時(shí)研究人員也為大腸桿菌加入了一個(gè)可以使大腸桿菌獲得抗生素抗性的基因，只有當(dāng)DNA片段排序正確時(shí)，大腸桿菌才顯出抗性。這個(gè)數(shù)學(xué)問題在細(xì)菌中被解決的時(shí)間反映了解決“煎餅問題”所需要的最少步驟。
與現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)相比，基因計(jì)算機(jī)擁有更多潛在的優(yōu)勢(shì)，一小瓶溶液就可以培養(yǎng)上百億的細(xì)菌，其中的每個(gè)細(xì)菌都可包含多個(gè)DNA片段的拷貝，并用它們進(jìn)行計(jì)算。每個(gè)細(xì)菌都相當(dāng)于一個(gè)處理器，這些細(xì)菌處理器能夠平行工作，互不干擾，這就意味著它們會(huì)比現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)更快，占用空間更少，成本更低。另一方面，基因計(jì)算機(jī)由于以活的細(xì)菌為載體，也具有修復(fù)機(jī)制，而且會(huì)在長(zhǎng)期反復(fù)運(yùn)算過程中發(fā)生進(jìn)化。
這項(xiàng)研究證明，可以在活的細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行高強(qiáng)度的計(jì)算，也可以同時(shí)對(duì)基因進(jìn)行操作，由此來設(shè)計(jì)細(xì)胞計(jì)算的特性以及細(xì)胞進(jìn)化的過程，具有廣闊的發(fā)展前景。這是一門新學(xué)科，叫做合成生物學(xué)。這項(xiàng)研究是合成生物學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)新突破。
在實(shí)驗(yàn)過程中，研究人員利用DNA片段充當(dāng)運(yùn)行計(jì)算的籌碼，把從其他細(xì)菌中分離得到的基因添加到大腸桿菌中，并且設(shè)計(jì)了一個(gè)利用特異性位點(diǎn)進(jìn)行重組的系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)DNA元件的倒置，這樣大腸桿菌就可以通過DNA片段的移動(dòng)和反向插入來進(jìn)行DNA片段的排序和翻轉(zhuǎn)。同時(shí)研究人員也為大腸桿菌加入了一個(gè)可以使大腸桿菌獲得抗生素抗性的基因，只有當(dāng)DNA片段排序正確時(shí)，大腸桿菌才顯出抗性。這個(gè)數(shù)學(xué)問題在細(xì)菌中被解決的時(shí)間反映了解決“煎餅問題”所需要的最少步驟。
與現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)相比，基因計(jì)算機(jī)擁有更多潛在的優(yōu)勢(shì)，一小瓶溶液就可以培養(yǎng)上百億的細(xì)菌，其中的每個(gè)細(xì)菌都可包含多個(gè)DNA片段的拷貝，并用它們進(jìn)行計(jì)算。每個(gè)細(xì)菌都相當(dāng)于一個(gè)處理器，這些細(xì)菌處理器能夠平行工作，互不干擾，這就意味著它們會(huì)比現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)更快，占用空間更少，成本更低。另一方面，基因計(jì)算機(jī)由于以活的細(xì)菌為載體，也具有修復(fù)機(jī)制，而且會(huì)在長(zhǎng)期反復(fù)運(yùn)算過程中發(fā)生進(jìn)化。
這項(xiàng)研究證明，可以在活的細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行高強(qiáng)度的計(jì)算，也可以同時(shí)對(duì)基因進(jìn)行操作，由此來設(shè)計(jì)細(xì)胞計(jì)算的特性以及細(xì)胞進(jìn)化的過程，具有廣闊的發(fā)展前景。這是一門新學(xué)科，叫做合成生物學(xué)。這項(xiàng)研究是合成生物學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)新突破。
手機(jī)體驗(yàn)
微信公眾號(hào)
微信小程序
手機(jī)版
-
微分享