來自美國戴維森學(xué)院、北卡羅來那大學(xué)和密蘇里西部大學(xué)等多個(gè)高校生物和數(shù)學(xué)專業(yè)的研究人員，通過對(duì)埃希氏菌屬大腸桿菌添加基因，成功創(chuàng)造出細(xì)菌計(jì)算機(jī)。這一經(jīng)基因改造后的細(xì)菌是名副其實(shí)可以進(jìn)行計(jì)算的“微生物”，實(shí)驗(yàn)顯示，它的確具備解決傳統(tǒng)數(shù)學(xué)問題“翻煎餅難題”的能力。該項(xiàng)研究成果公布在5月21日的《每日科學(xué)》網(wǎng)站上。 

傳統(tǒng)的“翻煎餅難題”中包含了一堆不同大小的煎餅，每個(gè)煎餅都有金黃色面和烤焦面。要求是將最大的煎餅放在最底下并使得每個(gè)煎餅的金黃色面朝上，而解決者操作的每一步只能一次操作一個(gè)或者連續(xù)的幾個(gè)煎餅，改變其順序或者朝向以達(dá)到要求，步驟最少的路徑為最佳解。這一傳統(tǒng)問題是計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的一個(gè)基本算法問題。 

實(shí)驗(yàn)中，研究人員把DNA片段當(dāng)作“煎餅”，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煎餅”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)間反映了解決煎餅難題所需要的最少步驟。 

研究小組帶頭人卡麥樂•海恩斯解釋說，與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)相比，這種生物計(jì)算機(jī)有更多潛在的優(yōu)勢，一個(gè)小搖瓶就可以培養(yǎng)上百億的細(xì)菌，每一個(gè)都能包含多個(gè)拷貝的DNA片段用來計(jì)算；而且這些細(xì)菌計(jì)算機(jī)能夠平行工作互不干擾，這就意味著它們有可能比傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)更快，用更少的空間，使用更低的成本；除了平行外，生物計(jì)算機(jī)由于以活的生物為載體，也可以利用修復(fù)機(jī)制在重復(fù)使用后進(jìn)化。 

隨著對(duì)生物的研究越來越細(xì)化，人們開始利用細(xì)胞來完成設(shè)計(jì)者設(shè)想的各種任務(wù)，這一學(xué)科被稱為合成生物學(xué)。例如把網(wǎng)絡(luò)同簡單的細(xì)胞相結(jié)合，提高生物傳感性以幫助檢查人員確定地雷或生物武器的位置等工作。此項(xiàng)研究的順利完成，不僅證明了在生物細(xì)胞里進(jìn)行高強(qiáng)度的計(jì)算是可行的，而且為包括數(shù)據(jù)儲(chǔ)存以及基因操作在內(nèi)的應(yīng)用開辟了新途徑，是合成生物學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)突破。