基因改造后的细菌“变身”微型计算机

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科学家利用基因工程将大肠杆菌改造成简单的计算机（艺术图）。图片来源：印度加尔各答萨哈核物理研究所

经过基因改造的细菌可协同识别质数、识别元音，甚至计算出披萨可以平分成的最大块数。科学家表示，像这样的微型生物计算机在尺寸和成本方面都可胜过传统计算机芯片。研究成果发表在最新一期《自然·化学生物学》杂志上。

印度加尔各答萨哈核物理研究所桑格拉姆·巴格团队对属于大肠杆菌的一种细菌进行了基因改造，使其能够以各种方式组合起来解决问题。这些改造后形成的细菌神经元，在随后的实验中以各种组合方式排列，完成了多达12项任务。

研究人员表示，这是一个类似乐高的模块化系统。它们不是多细胞生物，但它们作为一个多细胞实体一起参与工作。

通常来讲，传统计算机用低电压和高电压表示的0和1传递信息。但在细菌神经元中，则用化学物质来代替。这些改造后的细菌能对化学刺激作出反应，二进制数字通过3种化学物质的存在或不存在来进行输入。

通过发出绿色或红色荧光，不同排列的细菌神经元可显示0到9之间的数字是否为质数，或者A到L之间的字母是否为元音。它们甚至能仅用直线来评估披萨可均分成多少片。

每个细菌神经元的长度只有2到5微米，但它们可处理输入和输出，并配有自己的化学电源。研究人员指出，此类生物计算机的尺寸可比传统计算机小很多。而且由于它们能自我复制，因此可大规模生产，而且成本低廉。

目前，生物计算机研究者已利用单细胞生物创建了人工神经网络。但研究人员表示，之前还不曾有人演示过可解决大量问题的可编程生物计算机。

新研究中细菌培养物的作用相当于单层人工神经网络。这种架构是ChatGPT等大型语言模型的核心，只是后者组织结构更大、更复杂。

（科技日报）