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当科学家使用细菌细胞的DNA分子研制生物计

发布时间:2021-09-10 04:31:39 阅读: 来源:纸袋厂家

科学家使用细菌细胞的DNA分子研制生物计算机

据国外媒体报道,最近,英国科学家利用细菌细胞的DNA分子1位北京的防水材料公司总经当产品标准没有规定人工时效工艺时理分析称创建了数字设备的基本组成部分,使科学家在成功研制生物计算机方面又向前迈了一大步。

一些科学家认为,在未来,微小的生物计算机可以在我们的身体里漫游,监测健康状况,如果发现任何问题及时纠正。最近,伦敦帝国学院(Imperial College London )的研究人员已经证明,他们可以建立生物“逻辑门”(logic gates),这是微处理器的生物分子功能元件。所谓门就是一种开关,它能按照一定的条件去控制信号的通过或不通过。英国科学杂志《自然通讯》(Nature Communications)将生物逻辑门描述为有史以来科学家创建的最先进的“生物电路”。

伦敦帝国学院生物工程学院的理查德•杰尼(Richard Kitney)教授说:“逻辑门电路是数字电路中最基本的逻辑元件。没有它们,我们无法处理数字信息。现在,我们已经证明可以使用细菌和DNA复制这些零件,我们希望我们的研究工作可以引领新一代的生物处理器,其在信息处理中的应用,与电子逻辑门电路一样重要”。据悉,电子逻辑门电路是指实现基本和常用逻辑运算的电子电路,门电路的输入和输出之间存在一定的逻辑关系(因果关系),基本逻辑关系为“与”、“或”、“非”三种。

该研究小组称,虽然还有很长的路要走,这些生物逻辑门总有一天将成为微型生物计算机的构建模块。微型生物计算机可能包括动脉内的传感器,用于检测有害斑块的形成,并可以迅速前往发生病变的部位提供药物进行及时治疗。其它应用程序可能包括检测和摧毁身体内癌细胞的传感器,该传感器还可以监测体内环境,以及检测和清除砷等有毒物质。

以前的研究只是证明生物逻辑门可以研制出来。相比以前的尝试,该研究小组研制的生物逻辑门的优点是:它们的行为方式更像电子逻辑门。新生物逻辑门也是模块化的,这意味着它们可以被安装在一起,充分利用东南亚橡胶、白糖、椰子等原材料资源优势研制成不同类型的逻辑门,为未来建立更复杂的生物处理器铺平了道路。最基本的逻辑门是与门、或门和非门。

在一项实验中,研究人员发现生物逻辑门可以通过“打开”或“关闭”复制电子逻辑门产生信息的方式。研究人员利用人体内的大肠杆菌实现资源同享构建了一个实现“与”运算的“与门”(AND Gate),。该研究小组对大肠杆菌进行DNA的修改,重新设定程序,执行相同的开关的开启和关闭过程,当化学物质刺激时,其相当于电子逻辑门。

研究人员还能够证明生物逻辑门可以连接在一起,形成更复杂的组件,类似于电子逻辑门可以组合使用实现更为复杂的逻辑运算。在另一项实验中中,研究人员创建了一个实现“非”运算的“非门”(NOT gate),它与“与门”相结合,产生更复杂的“与非门”。

这项研究的下一阶段,你将看到该研究小组试图开发更复杂的生物电路,它由多个逻辑门组成。目前该研究小组所面临的挑战之一是,找到一种连接多个生物逻辑门的方式,类似于将电子逻辑门连接在一起,使它们进行复杂的处理方式。

据悉,生物计算机是以生物界处理问题的方式为模型的计算机,所以又称仿生计算机(bionic computer)。它的主要原材料是生物工程技术产生的蛋白质分子,并以此作为生物芯片。生物计算机芯片本身还具有并行处理的功能,其运算速度要比当今最新一代的计算机快10万倍,能量消耗仅相当于普通计算机的十亿分之一。目前,生物芯片仍处于研制阶段,但在生物元件,特别是在生物传感器的研制方面已取得不少实际成果、这将会促使计算机、电子工程和生物工程这三个学科的专家通力合作,加快研究开发生物芯片。生物计算机的研制涉及计算机科学、脑科学、神经生物学、分子生物学、生物物理、生物工程、电子工程、物理学和化学等有关学科。生物计算机一旦研制成功,可能会在计算机领域内引起一场划时代的革命。

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