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)等多個高校生物和數(shù)學(xué)專業(yè)的研究人員，通過對埃希氏菌屬大腸桿菌添加基因，成功創(chuàng)造出細(xì)菌計算機(jī)。這一經(jīng)基因改造后的細(xì)菌是名副其實可以進(jìn)行計算的“微生物”，實驗顯示，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或者連續(xù)的幾個煎餅，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)問題是計算機(jī)領(lǐng)域的一個基本算法問題。 

實驗中，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)計了一個利用特異性位點進(jìn)行重組的系統(tǒng)來實現(xiàn)DNA元件的倒置，這樣大腸桿菌就可以通過DNA片段的移動和反向插入來進(jìn)行“DNA煎餅”的排序和翻轉(zhuǎn)。同時研究人員也為大腸桿菌加入了一個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，大腸桿菌才顯出抗性。這個數(shù)學(xué)問題在細(xì)菌中被解決的時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)計算機(jī)相比，這種生物計算機(jī)有更多潛在的優(yōu)勢，一個小搖瓶就可以培養(yǎng)上百億的細(xì)菌，每一個都能包含多個拷貝的DNA片段用來計算；而且這些細(xì)菌計算機(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。此項研究的順利完成，不僅證明了在生物細(xì)胞里進(jìn)行高強度的計算是可行的，而且為包括數(shù)據(jù)儲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)域的一個突破。