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(gè)夢想邁進(jìn)了一大步。據(jù)《新科學(xué)家》網(wǎng)站6月6日報(bào)道，瑞士科研人員在兩套胚胎腎細(xì)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(gè)二進(jìn)制數(shù)。這是迄今為止制成的最復(fù)雜的生物電路，有望成為構(gòu)建更先進(jìn)電路的基石。相關(guān)研究報(bào)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(jìn)行簡單計(jì)算的生物電路，但其多數(shù)由DNA分子或是細(xì)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(xì)胞療法等治療途徑掛鉤，就需要在哺乳動物的細(xì)胞內(nèi)建立這種電路。

普通電子計(jì)算機(jī)利用電子的存在或不存在代表1和0對信息進(jìn)行編碼，富塞內(nèi)格爾等人則使用了細(xì)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(xì)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(jì)算結(jié)果的產(chǎn)生。例如，在半加器所處的細(xì)胞內(nèi)，兩種分子同時(shí)存在將使其發(fā)出紅光。這些反應(yīng)的發(fā)生不會干擾細(xì)胞的一般功能，卻允許它們在繼續(xù)充當(dāng)正常細(xì)胞的同時(shí)，也能“說”計(jì)算機(jī)的二進(jìn)制語言。

細(xì)胞計(jì)算機(jī)卻比電子計(jì)算機(jī)更加靈活，因?yàn)樨?fù)責(zé)輸入的分子和負(fù)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(jì)算機(jī)只能局限于電子一種信號。這意味著生物計(jì)算機(jī)能夠?qū)⒂筛腥局蝎@取的信號設(shè)置為輸入功能，在輸出時(shí)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(shí)，皮膚就會發(fā)出紅光。

植入人體內(nèi)的細(xì)胞計(jì)算機(jī)甚至可與電子計(jì)算機(jī)直接進(jìn)行交流，由于二者具有同樣的邏輯，科學(xué)家希望電子計(jì)算機(jī)能和細(xì)胞更好地開展對話。事實(shí)上，研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)進(jìn)入了下一個(gè)階段，其能夠?qū)Q策性的邏輯編碼進(jìn)細(xì)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(gè)細(xì)胞的輸出功能并不能作為另一個(gè)細(xì)胞的輸入功能，這一新途徑是否能擴(kuò)展至更大的計(jì)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(jì)這些設(shè)備，以便其內(nèi)部能夠進(jìn)行良好溝通。

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