加州理工學院使用可變DNA瓷磚構建世界上最小的井字遊戲
DNA是生命的建築材料,但最近的研究表明,這些東西也可以用來製作藝術品,甚至可以長期存儲數據。現在,加州理工學院的一個團隊已經使用DNA製作世界上最小的井字遊戲,該技術可以應用於設計可重構的納米機器。
遊戲建立在DNA的幾個關鍵屬性之上。基本上,四個基礎–A,T,C和G – 以可預測的方式配對。A用T表示,C用G表示。這也適用於鏈,所以例如序列ATTAGCA自然會適應TAATCGT。但是如果有兩個鏈只是部分“匹配”,那麼這些段仍然會配對,而不匹配的部分只會掛起。兩個部分連接的鏈將解開,更好的匹配將在一個稱為鏈位移的過程中配對。研究人員使用約會情侶的類比,在其中一個夥伴遇到更多共同利益的人之後分手。
加州理工學院的研究人員利用這一現象製作了可玩的井字遊戲。首先,他們在試管中的溶液中製作了一塊九塊瓷磚的空白板。每個瓷磚沿著接縫都有特定的DNA鏈,因此它們會自組裝成熟悉的3 x 3網格。然後,每個玩遊戲的科學家輪流添加一個X或O.訣竅是這些“標記”的每個部分在邊緣上具有更強的粘合,所以當它們被添加時它們會踢出空白的瓷磚在那個地方。因為每回合都需要時間進行粘合和無粘合,所以整場比賽大約需要6天時間。
從技術上講,為了讓遊戲工作,每個標記的瓷磚在網格上都有一個指定的位置,每個玩家都有九個可以玩的瓷磚。例如,玩家通過播放該特定圖塊將O放在左上角。它是精確編程DNA的唯一方法。該團隊表示這是一個有趣的小概念驗證,可以有更嚴肅和有用的應用程序。目前,如果DNA納米機器存在問題,唯一的選擇就是拋棄它並製造新的納米機器。但是使用這種技術,部分部件變得可以交換。
該研究的共同第一作者格里戈里·季霍米羅夫說:“當你得到一個爆胎時,你可能只會更換它而不是購買新車。對於納米級機器來說,這種手動修復是不可能的。但是我們發現,通過這種瓷磚置換工藝,可以更換和升級工程納米級機器的多個部件,使其更加高效和復雜。”