本報特約記者 司 古

細(xì)菌在生物以外的領(lǐng)域也有越來越重要的作用。

說起微生物，許多人可能會想到致病的細(xì)菌和病毒，即使那些有益微生物，人們對它們的了解也多限于它們在生物領(lǐng)域的作用。但隨著科技的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)微生物的用處其實遠(yuǎn)比我們想像的要大。它們甚至可以用來制造細(xì)菌計算機，來解決最為復(fù)雜的數(shù)學(xué)問題。

美國科學(xué)家最近通過研究發(fā)現(xiàn)，在活細(xì)胞內(nèi)進行計算是完全可行的。這項研究由來自密蘇里西州大學(xué)和北卡羅來納戴維森學(xué)院的4位教授和15位學(xué)生聯(lián)合進行的，他們通過生物學(xué)手段對大腸桿菌的DNA進行了改造，使其成為可以解決漢密爾頓路徑問題等某些經(jīng)典數(shù)學(xué)問題的細(xì)菌計算機。所謂漢密爾頓路徑問題，是假設(shè)一個人若要游覽英國十座城市，尋找從第一個城市出發(fā)到走完全部城市之間的最短路徑。這涉及到350多萬條可能的路線。普通計算機要找出最短路線需要花很長時間，因為一次只能嘗試一條。而一臺由數(shù)百萬細(xì)菌組成的計算機則能同時考慮每一條路徑，而且細(xì)菌計算機實際上將隨著細(xì)菌繁殖而增強計算能力。在細(xì)菌計算機中，這些城市由一系列會令細(xì)菌發(fā)出紅光或綠光的基因代表，而城市間可能的途徑由DNA的隨機性排序進行探索。產(chǎn)生正確答案的細(xì)菌將會發(fā)出黃光?？茖W(xué)家還研制了能解決“翻薄餅數(shù)學(xué)問題”的細(xì)菌計算機?！胺★灁?shù)學(xué)問題”是指把一疊不同大小、焦面向下的煎餅，將每一焦面向上，同時將最大片置于底部，最后計算問題的可能解答數(shù)。雖然貌似簡單，其實“翻煎餅問題”運算量巨大。如果有6張煎餅，有4.608萬種可能，12張煎餅有1.9萬億種可能。此外細(xì)菌還可以充當(dāng)生產(chǎn)化合物的“高效工廠”?！蹲匀弧冯s志稱，近日美國科技人員成功實現(xiàn)了快速細(xì)胞改造，他們僅用3天時間就把普通大腸桿菌改造為一個生產(chǎn)化合物的高效工廠，使番茄紅素（胡蘿卜素的一種）的產(chǎn)量則提高了5倍。

如果應(yīng)用得法，細(xì)菌甚至還能夠幫人們解決能源問題，當(dāng)然這并不僅僅是分解垃圾產(chǎn)生沼氣那么簡單。根據(jù)美國麻省理工學(xué)院公布的消息，該學(xué)院研究人員利用基因工程技術(shù)成功開發(fā)出了病毒電池。在傳統(tǒng)的鋰離子電池中，鋰離子通常在由石墨構(gòu)成的負(fù)極和由氧化鈷或鋰鐵磷酸鹽構(gòu)成的正極間流動。如果要提高電池的性能，就需要制作出能更高效進行能量傳輸?shù)碾姵卣龢O和負(fù)極。現(xiàn)在研究人員培育出一種特殊病毒，該病毒能夠通過將自身鍍涂在氧化鈷和黃金上或自行組成納米導(dǎo)線的方式形成電池陽極。同時研究人員將一種稱為噬菌體的無害病毒涂在碳納米管上，放置于磷酸鐵納米導(dǎo)線表面充當(dāng)陰極。電子可以沿碳納米管網(wǎng)行進，滲透到電極，完成能量的快速轉(zhuǎn)換。研究小組發(fā)現(xiàn)，加進碳納米管后，陰極的重量沒有太大的變化，但導(dǎo)電性卻大幅度提高。在實驗室的測試中，安裝了新陰極材料的電池在不損失電容量的同時，其充電和放電速度提高了至少100倍。

有時細(xì)菌也可以直接構(gòu)成電池的能量源。美國最近就利用一種能夠分解糖分產(chǎn)生電力的細(xì)菌開發(fā)出了細(xì)菌電池。這種新型細(xì)菌電池的效能相當(dāng)于普通電池效能的83%，不僅可以與葡萄糖產(chǎn)生反應(yīng)發(fā)出電能，也能使用果糖、蔗糖甚至是木糖作為原料。而且這種細(xì)菌適應(yīng)性較好，以25攝氏度環(huán)境為最適宜。據(jù)說這種電池可持續(xù)供電25天，成本低廉且性能穩(wěn)定?！?/p>