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美利用细菌细胞开发出模拟电路

发布时间:2019-06-11 23:33 来源:未知 编辑:admin

  科技日报讯 据物理学家组织网报道,受模拟电路的启发,麻省理工学院的工程师以一种非常新颖的方式,利用三个或更少的遗传“部件”,将细菌细胞转变成计算器,可进行对数、除法及取平方根等计算。该成果发表在近期的《自然》杂志网络版上。

  数字电路一般赋值为0和1,两个符号之间不存在第三种符号,这对于执行逻辑功能,如与、或、非十分有价值。而模拟电路则为连续变化的变量,模拟自然界的实际信号。

  麻省理工学院的最新模拟电路主要是模拟自然界的生化功能,当某些分子达到一定阈值浓度时,会刺激产生特定的生化反应。在加法和乘法运算的模拟电路中,研究人员设计了两个电路,每个电路响应不同的输入。其中的一个模拟电路由阿拉伯糖激活编码绿色荧光蛋白(GFP)的基因;另一个电路则由信号分子AHL打开基因开关以产生绿色荧光蛋白。通过测量绿色荧光蛋白的总量,可以计算出两个输入总额。在减法和除法的模拟电路中,研究人员则用抑制因子替换其中之一的激活因子,这样在输入分子时,就不会产生绿色荧光蛋白,然后就可计算出两种输入之间的差值。该小组还创建了只需两个部件的开方模拟电路。此外,还有一个研究小组的模拟电路可以计算两种不同分子的比率。

  研究人员正试图利用非菌细胞来创建模拟电路,同时也在致力于研究如何扩大可纳入电路的基因部件的范围。目前研究人员已有三个最常用的转录因子可用作模拟电路的部件。

  研究人员表示,这种细胞模拟电路依靠细胞已有的功能进行计算,只需要很少的部件,就可处理非常复杂的问题。尤其是在处理细胞传感器方面,效率非常高。研究人员认为,未来的模拟合成生物学将创建模拟电路的基础及各种应用电路,可精细控制基因表达、分子传感和进行各种复杂的计算。

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