基因工程細菌製造類似於大腦中的神經網路並執行復雜計算。Credit: Chem. Sci. 2021, 12, 15821-15832.
合成生物學,我們可以在分子生物學和細胞生物學體系中運用工程原理,建立基因編碼的細胞裝置,也稱為合成遺傳電路,以執行各種計算操作。
合成遺傳電路透過工程轉錄和翻譯機制執行邏輯操作。這些系統可以對各種細胞現象進行定量分析和機制研究,應用於自下而上研究、程式化治療、生物計算、和智慧生物材料。
2021年12月,由 Sangram Bagh 領導的團隊透過將設計好的細胞裝置插入到大腸桿菌的25 nm環狀 DNA 中來合成特定的重組大腸桿菌菌株,重組DNA 可以在細菌內部複製。研究人員利用細菌內部的細胞裝置充當人工神經突觸,並將此類裝置稱為“bactoneuron”(BNeu)。
而當特定的化學物質被新增到細菌培養物中時,這種人工神經網路(ANN)會感知並處理這種化學訊號,並執行一些複雜的計算任務,例如編碼和解碼。然後產生一種熒光蛋白質。
因為細菌利用環境中的食物為自己提供能量來執行計算任務,並且不需要電池,因此它們將是非常具有吸引力的底物,用來製造微生物機器人、生物混合機器人和細胞計算機。
Bagh說,未來,細菌計算網路的計算潛力可以被用來設計成微型裝置,這種微型裝置可以在血液中游動併發揮作用,甚至可能修復疾病、殺死患病細胞。
未來這項技術的發展,是否能夠使人類不再懼怕癌症或阿爾茲海默症,是否能夠幫我們實現變身超人的夢想呢,是否還能幫助我們長生不老?還是會引爆細菌戰爭,促進人類毀滅?
但是我們依然相信,一項技術得到巨大的發展,往往都會帶來兩面性的爭議,與其憂心忡忡企圖遏制其發展,不如擁抱變化,用更加發展的目光去應變接下來的每一個挑戰。
Sarkar, K. et al. Chem. Sci. (2021) Doi: 10.1039/d1sc01505b