過去，礦工下井時常常帶上一只金絲雀，因?yàn)檫@種鳥對毒氣反應(yīng)很快，在礦工中毒之前，金絲雀就能作出反應(yīng)，所以對于危險情況能預(yù)先發(fā)出警報。像金絲雀一樣，細(xì)菌也可以在人類之前察覺到環(huán)境中的危險信號。但問題是，要了解細(xì)菌的“感覺”，談何容易？難道誰能“逗”細(xì)菌，讓它們和人類交流，告訴我們它們聞到毒氣了，嘗到苦味了？

有辦法！把它們“涂”在一張硅芯片上就行了。如今，美國的微生物學(xué)家開發(fā)出了一種裝置，用芯片就能收集那些有特殊變化的細(xì)菌所發(fā)出的“警報”。這種用“生物熒光信息集成電路”做成的芯片極其微小，每個只有大約２平方微米，包括電源也只有火柴盒大小。它能持續(xù)地監(jiān)測周圍環(huán)境，不會像我們?nèi)祟惸菢佑袝r“偷懶”，擅離職守。

細(xì)菌如何放到芯片上？

與人類不同，細(xì)菌天生就有防護(hù)自己、免于毒素侵害的本領(lǐng)。如何把活的細(xì)菌固定在芯片上呢？這可是個不容易解決的大難題。首先，細(xì)菌需要食物，這可是這些“打工仔”們的起碼需求，因此，芯片上必須有供養(yǎng)細(xì)菌生存的飼料。其次，這些細(xì)菌必須被固定，要在細(xì)菌長久存活的同時，讓它們“抓牢”芯片。研究人員正在試驗(yàn)各種能夠使這些細(xì)菌堅(jiān)守崗位的“誘餌”。還有，為了讓芯片感知細(xì)菌發(fā)出的光，芯片一定要具有良好的透光性能。另外，細(xì)菌“抓住”的東西必須是滲透能力強(qiáng)的，這樣才能讓污染物質(zhì)滲透進(jìn)來，流到細(xì)菌可感覺到的地帶，引起它們的注意。最后，還要給細(xì)菌不大不小的空間，研究人員最希望這些相對固定的細(xì)菌只在一個狹小的空間中繁衍生存，而不會“瘋長”，如果長得太快，研究人員就弄不清裝置中的細(xì)胞總數(shù)，光亮度與污染物的對應(yīng)關(guān)系就會被打亂。

要產(chǎn)生足夠亮度的光線，每個芯片大約需要幾千個細(xì)菌，這個數(shù)字其實(shí)并不多，只剛剛夠覆蓋一個針尖而已。

大顯身手的“警報器”

一旦這些難題解決了，細(xì)菌芯片可就大有用武之地了。細(xì)菌的生存能力很強(qiáng)，幾乎所有的環(huán)境它都能適應(yīng)，所以即使是在被極度污染的環(huán)境當(dāng)中，生物集成電路也能持續(xù)存在。

這些集成電路能夠監(jiān)測木材家具、空調(diào)等排放的通常難以監(jiān)測的微量甲醛。它們一旦投入批量生產(chǎn)，將成為極廉價的檢測裝置。到時候，人們在藥房里就能夠買到這種神奇的集成電路，帶回家中，貼到墻壁上，讓它向我們報告地毯是否正在釋放毒氣，或者室內(nèi)有沒有黑色霉菌，等等。它甚至可以充當(dāng)探測宇宙飛船有毒物質(zhì)的監(jiān)測器。宇宙飛船是緊閉密封的，有很多未被察覺的氣體、霉菌以及其他生物薄膜上產(chǎn)生的毒素，無法散發(fā)到太空中去，只能聚集在船艙里，日積月累，直接影響航天員的健康。而生物集成電路可以敏銳察覺幾乎所有的物質(zhì)：氨、鎘、鉻酸鹽、蛋白質(zhì)、多氯聯(lián)苯……真是探測有毒物質(zhì)的多面手。它還能成為醫(yī)生診斷疾病的工具。比如，一種攜帶無線電發(fā)射器的生物集成電路可以植入病人血液中，監(jiān)測血糖水平，這樣就能隨時檢測糖尿病的發(fā)病情況。

（摘自《大科技》 原標(biāo)題為《細(xì)菌芯片“警衛(wèi)兵”》 本刊有刪節(jié)）