忘掉智能手機(jī)吧，智能手臂不是更酷么？有朝一日，能夠進(jìn)行簡(jiǎn)單運(yùn)算的人體細(xì)胞會(huì)被植入你的體內(nèi)，作為生物計(jì)算機(jī)來(lái)為你診斷疾病、管理藥物或是搭建生物電子界面等。
瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院的馬丁·富塞內(nèi)格爾及其同事就朝這個(gè)夢(mèng)想邁進(jìn)了一大步。據(jù)《新科學(xué)家》網(wǎng)站6月6日?qǐng)?bào)道，瑞士科研人員在兩套胚胎腎細(xì)胞內(nèi)，制成了兩種關(guān)鍵的生物數(shù)字電路：半加器和半減器，它們能分別加上或減去兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)。這是迄今為止制成的最復(fù)雜的生物電路，有望成為構(gòu)建更先進(jìn)電路的基石。相關(guān)研究報(bào)告發(fā)表在近期出版的《自然》雜志上。
富塞內(nèi)格爾表示，雖然此前就曾開(kāi)發(fā)過(guò)能進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算的生物電路，但其多數(shù)由DNA分子或是細(xì)菌制成，很難被植入人類(lèi)體內(nèi)。為了使生物電路與基因療法或細(xì)胞療法等治療途徑掛鉤，就需要在哺乳動(dòng)物的細(xì)胞內(nèi)建立這種電路。
普通電子計(jì)算機(jī)利用電子的存在或不存在代表1和0對(duì)信息進(jìn)行編碼，富塞內(nèi)格爾等人則使用了細(xì)胞內(nèi)自然生成的紅霉素、抗生素和根皮素分子。它們能發(fā)揮輸入的作用，在細(xì)胞內(nèi)關(guān)閉或是開(kāi)啟相關(guān)反應(yīng)。這一反應(yīng)將導(dǎo)致紅色或綠色熒光蛋白的生成，也標(biāo)志著計(jì)算結(jié)果的產(chǎn)生。例如，在半加器所處的細(xì)胞內(nèi)，兩種分子同時(shí)存在將使其發(fā)出紅光。這些反應(yīng)的發(fā)生不會(huì)干擾細(xì)胞的一般功能，卻允許它們?cè)诶^續(xù)充當(dāng)正常細(xì)胞的同時(shí)，也能“說(shuō)”計(jì)算機(jī)的二進(jìn)制語(yǔ)言。
細(xì)胞計(jì)算機(jī)卻比電子計(jì)算機(jī)更加靈活，因?yàn)樨?fù)責(zé)輸入的分子和負(fù)責(zé)輸出的蛋白都可被其他生物信號(hào)所取代，而傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)只能局限于電子一種信號(hào)。這意味著生物計(jì)算機(jī)能夠?qū)⒂筛腥局蝎@取的信號(hào)設(shè)置為輸入功能，在輸出時(shí)則能提供一種適當(dāng)?shù)闹委煼椒ā４送猓t色和綠色熒光蛋白等視覺(jué)信號(hào)也能發(fā)揮類(lèi)似的作用，在致病因子出現(xiàn)時(shí)，皮膚就會(huì)發(fā)出紅光。
植入人體內(nèi)的細(xì)胞計(jì)算機(jī)甚至可與電子計(jì)算機(jī)直接進(jìn)行交流，由于二者具有同樣的邏輯，科學(xué)家希望電子計(jì)算機(jī)能和細(xì)胞更好地開(kāi)展對(duì)話(huà)。事實(shí)上，研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)進(jìn)入了下一個(gè)階段，其能夠?qū)Q策性的邏輯編碼進(jìn)細(xì)胞，而不僅僅是生成一種反應(yīng)。
然而，英國(guó)曼徹斯特城市大學(xué)的馬廷·阿莫斯表示，由于一個(gè)細(xì)胞的輸出功能并不能作為另一個(gè)細(xì)胞的輸入功能，這一新途徑是否能擴(kuò)展至更大的計(jì)算電路仍待考證。科研人員面臨的下一步挑戰(zhàn)是如何更好地設(shè)計(jì)這些設(shè)備，以便其內(nèi)部能夠進(jìn)行良好溝通。（新華網(wǎng)）