簡介
在《生物工程》雜誌上的研究證明, 細菌也可用於解決如“ 漢彌爾頓路徑問題”這樣的複雜數學難題。 隨著時間的推移,細菌的繁殖不斷增加,其計算能力還能繼續提高。然而,對這種細菌計算機進行 編程可不是一件容易的事。研究過程
漢彌爾頓路徑問題是指,譬如有10個城市,從北京出發,以上海為目的地,不重複走遍所有10個城市的最短路線。這個看似簡單的問題要解決起來其實超乎想像的複雜。因為從北京到上海的所有可能路線組合高達350萬條,普通計算機要找出其中最短的路線需要花很長的時間，因為它一次只能嘗試一條。而一台由數百萬細菌組成的計算機則能同時考慮每一條路徑。研究人員通過改變 大腸埃希菌的 DNA,將該數學問題簡化為只有3個城市的版本並加以 編碼。這些城市由一系列會令細菌發出紅光或綠光的基因組合代表,而城市間可能的途徑由DNA的隨機排序進行搜尋。產生正確答案的細菌會同時發出兩種顏色的光,從而將之變成黃色。
科學家們通過檢查DNA序列來校對黃色細菌所給出的答案。通過使用一些額外的基因差異——比如對特定抗生素的 抗性,該研究小組認為,他們的方法可擴展為解決包含更多城市的問題。
研究成果
研究建立在該研究小組以往的研究成果之上,研究人員在曾研製了一個用以解決“翻煎餅問題”的細菌計算機。“翻煎餅問題”簡單說就是要把一疊不同大小、半面焦且金黃焦面向下的煎餅,利用一隻翻鏟,將每一焦面全部向上,同時將最大片的置於底部,最後計算出此一問題的可能解答數。此項研究除了證明細菌計算的能力之外,還為合成生物學領域做出了重要貢獻。電子電路由 電晶體、 二極體及其他元件組成,生物電路也是如此。合成生物學家們已共同創建了《標準生物零件登記簿》,而此項最新研究的成果又為這個登記簿增添了60多個新零件。
不斷繁殖
計算機一直在不斷“ 進化”之中———這話毫不誇張。就在科技界爭辯著上網本與筆記本電腦優劣之際，合成生物學家正在將傳統電腦完全拋在身後。美國一個科學家小組將細菌加以巧妙設計，用以解決複雜的數學難題，而且速度遠比由矽製成的電腦快。能成長的電腦 。
這項發表於出版的《生物工程雜誌》的研究證明，細菌可以用來解決稱為“漢彌爾頓路徑問題”的難題。想像一下，你想遊覽英國的十大城市，從倫敦（第一個城市）出發。最後目的地為布里斯托（第十個城市）。“漢彌爾頓路徑問題”需要解決的就是要找出你可以選擇的最短路徑。
這個看似簡單的問題卻是出人意料地難以解決。可供選擇的路徑有350多萬條，常規的計算機必須一個一個嘗試來找出最短路徑。作為替代選擇，一台由數百萬細菌所製成的計算機可同時考慮每一條路徑。生物世界還有其他的優勢。隨著時間的流逝，細菌計算機實際上將隨著細菌繁殖而增強其計算能力。
設計是個難題 。
然而，設計這種細菌計算機可不是一件容易的事。研究人員通過改變大腸桿菌的DNA，將該數學問題簡化為只有三個城市的版本並加以編碼。這些城市由一系列會令細菌發出紅光或綠光的基因代表，而城市間可能的途徑由DNA的隨機性排序進行探索。產生正確答案的細菌將會發出黃光。
這個試驗成功了，科學家們通過檢查DNA序列來核對發出黃光的細菌所給出的答案。通過使用一些額外的基因差異———比如對特定抗生素的抗性，該研究小組認為可以將他們的方法加以擴展，解決涉及更多城市的問題。
套用多個領域
這不是細菌能夠解決的惟一問題。這項研究是建立在同一小組以往的研究成果之上，該研究小組去年研製了一個用以解答“翻煎餅難題”的細菌計算機。這個名稱奇特的難題實質上是一個數學排序過程，可想像為將一疊全部單面焦的煎餅按大小排序的問題。
除了證明了細菌計算的威力之外，該小組還為合成生物學領域做出了重要貢獻。就像電子電路是由一些電晶體、二極體及和其他元件組成，生物電路也同樣如此。
