在你的DNA上,下一盘世界上最小的井字棋

再来一回合。

加州理工学院的科学家们使用的是一种被称作DNA折纸(origami)的技术,设计出了世界上尺度最小的井字棋——棋盘的宽度大概600纳米。

大家可能对“纳米”这个单位的尺度认知有限,我们做一个直观的对比:小孩子的头发丝大概有0.04毫米(40000纳米)那么粗,也就是说这盘棋大概就0.015根小孩子的头发的直径那么宽。

学过中学生物的朋友们都知道,DNA有A/T/C/G四种遵循互补原则的碱基。

折纸技术的核心,是在在计算机建模下利用碱基的配对,借助数条短链将一条长链DNA进行来回折叠,从而让DNA组装成特定的纳米结构。

“折纸”技术可以用DNA凹出一些特定的形状

或者说得更简单一点,这个技术能够把形貌各异的DNA链条像乐高积木一样堆来堆去,组装成一个有着特殊结构和功能的“新产品”。

比如设计出密集而微小的电路结构,又或者用这些纳米尺度的零件装配出用于医疗的微型机器人。

拟人化效果大概是这样

但过去用DNA构建这类机器人时,有一个突出的问题是怎么开发出能够控制DNA纳米结构的机制,将这些配件组合在一起实现更系统的功能。

也就是怎样给“机器人”的行为逻辑进行编程。

加州理工学院的生物工程团队一周前的这篇论文,开发了一个可以让DNA砖块位移的机制,让这些DNA砖块可以在更复杂的系统中产生级联反应。

不过在展示效果的时候,科学家们选择了非常Geek的展示方式,就有了上面我们看到的,在DNA上下出的井字棋。

众所周知,井字棋是一款简单的游戏!

这盘DNA井字棋的棋盘由9个DNA砖块组装,每块“砖”的边缘都有特殊的“胶水”,“玩家”在含有这些棋盘的试管中轮流添加标记为“X”或者“O”的DNA砖块来“下棋”。

因为这些“棋子”被编程过,所以特定的“X”和“O”只会滑入棋盘上的特定位置,取代那里的空白瓷砖,就像下面的动图显示的那样。

看上去你来我往,实际上下一步天都黑了

在这局可能是人类历史上规模最小的棋类游戏中,选择“X”的那方获得了胜利。

不过,这套DNA井字棋不仅是最小的,可能还是最硬核的。因为重新排列DNA需要时间,玩一局大概要花上六天,《文明6》都要甘拜下风。

这不是加州理工学院的科学家们第一次这么玩了。

大概一年前,这个团队展示了自己第一个DNA折纸项目——用预先设计好图案的DNA砖块,拼接出了世界上最小的蒙娜丽莎像。

这里插句嘴八卦一下,负责这个项目的科学家Lulu Qian是一位年轻的华人女性,据传是钱学森的孙女。同时,她也是最近这篇“井字棋”论文的作者之一。

他们先把蒙娜丽莎的画像划分成了无数的小方块,然后再用DNA折纸技术在每一个正方形上将基因链折叠成想要的图案,最后用特殊的“胶水”将DNA砖块们链接在了一起。

虽然实际效果和预期动画有点偏差

这幅用DNA砖块拼接出的《蒙娜丽莎》宽度为700纳米,大概是《蒙娜丽莎》原画尺寸的七十六万分之一。

按照这个研究的进度(和科学家们的玩兴),说不定将来我们还真的能在DNA的尺度上玩《文明》呢。

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