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北京时间10月20日消息,据英国《新明升体育app家》杂志报道,随着计算机发展的日新月异,研制运行速度更快的计算机已成为一种定式,但是目前明升体育app家最新研制的生物计算机却能够在活酵母细胞中进行计算处理。
未来计算机将采取类似DNA的RNA分子作为生物计算机,实现传统电子计算机所具有的信息运行和处理。在上世纪90年代末,研究人员成功地建造由一组DNA分子构成的DNA分子计算机,能够处理简单的数学计算。据称,DNA分子计算机曾成功地运行了3D井字游戏(tic-tac-toe),但是它并不能像传统电子计算机那样实现高速数字计算能力。这种分子计算机最显著的特征是在生物系统内进行信息运行和计算。
目前,美国加州理工学院已研制出一种RNA计算机,它是最先进的生物计算机,克里斯蒂娜·斯默克(Christina Smolke)建立了一个RNA分子装置实现逻辑门的功能,逻辑门是电子计算机的运算基础。
这款最新RNA分子计算机处理输入信息是自然细胞蛋白质形式,生成的输出信息是绿色荧光蛋白质(GFP)。该计算机的核心是核酶(ribozyme)——能够催化改变其他分子的短结构RNA分子。当核酶附加在RNA序列上,RNA细胞便能够转换成为绿色荧光蛋白质,第三个RNA分子对核酶而言充当着“扳机引擎”的作用。
这种“扳机引擎”RNA分子可用于设计约束细胞内像蛋白质或抗生素等特殊的分子结构,当它运行时,具有催化剂作用的核酶能够摧毁绿色荧光蛋白质序列,避免细胞形成任何类型的发光蛋白质。
整个分子计算机实现的是一个“非”逻辑门:当一个输入蛋白质生成绿色荧光蛋白质时表现出停止;使用两个“扳机引擎”RNA分子可生成“与非”逻辑门,输出的状态依赖于两种输入蛋白质是否存在。克里斯蒂娜称,多样化“与非”逻辑门可用于运行其他的逻辑操作,这种RNA分子计算机能够执行实现普通的计算机运算。
这支加州理工学院的研究小组认为,未来能够将这种生物分子计算机植入哺乳动物或细菌细胞中,相应的逻辑门能表现出更复杂的运算能力。这将潜在地为研究和治疗生物系统带来希望。
2004年,一项试管实验示范了一个DNA分子“计算机医生”是如何工作的,魏兹曼明升体育app协会的埃霍德·夏皮罗(Ehud Shapiro)建立了一个生物系统,能够探测到前列腺癌生物分子,并释放一种抗癌药物。使用一串逻辑门运算,一个类似的计算系统可以结合几种不同生物标记的信号,从而生成更复杂明升手机反应。
哈佛大学的考比·本尼逊(Kobi Benenson)说,“这是合成生物学和活生物分子计算机领域向前迈进的重要一步。”据悉,2007年,本尼逊带领的一支研究小组首次将一个计算装置植入细胞中,该生物计算系统需要人造DNA链作为输入信号,然而加州理工学院最新研制的RNA分子计算机则使用自然细胞分子作为输入信号。
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