本报特约记者 司 古

细菌在生物以外的领域也有越来越重要的作用。

说起微生物，许多人可能会想到致病的细菌和病毒，即使那些有益微生物，人们对它们的了解也多限于它们在生物领域的作用。但随着科技的发展，人们发现微生物的用处其实远比我们想像的要大。它们甚至可以用来制造细菌计算机，来解决最为复杂的数学问题。

美国科学家最近通过研究发现，在活细胞内进行计算是完全可行的。这项研究由来自密苏里西州大学和北卡罗来纳戴维森学院的4位教授和15位学生联合进行的，他们通过生物学手段对大肠杆菌的DNA进行了改造，使其成为可以解决汉密尔顿路径问题等某些经典数学问题的细菌计算机。所谓汉密尔顿路径问题，是假设一个人若要游览英国十座城市，寻找从第一个城市出发到走完全部城市之间的最短路径。这涉及到350多万条可能的路线。普通计算机要找出最短路线需要花很长时间，因为一次只能尝试一条。而一台由数百万细菌组成的计算机则能同时考虑每一条路径，而且细菌计算机实际上将随着细菌繁殖而增强计算能力。在细菌计算机中，这些城市由一系列会令细菌发出红光或绿光的基因代表，而城市间可能的途径由DNA的随机性排序进行探索。产生正确答案的细菌将会发出黄光。科学家还研制了能解决“翻薄饼数学问题”的细菌计算机。“翻薄饼数学问题”是指把一叠不同大小、焦面向下的煎饼，将每一焦面向上，同时将最大片置于底部，最后计算问题的可能解答数。虽然貌似简单，其实“翻煎饼问题”运算量巨大。如果有6张煎饼，有4.608万种可能，12张煎饼有1.9万亿种可能。此外细菌还可以充当生产化合物的“高效工厂”。《自然》杂志称，近日美国科技人员成功实现了快速细胞改造，他们仅用3天时间就把普通大肠杆菌改造为一个生产化合物的高效工厂，使番茄红素（胡萝卜素的一种）的产量则提高了5倍。

如果应用得法，细菌甚至还能够帮人们解决能源问题，当然这并不仅仅是分解垃圾产生沼气那么简单。根据美国麻省理工学院公布的消息，该学院研究人员利用基因工程技术成功开发出了病毒电池。在传统的锂离子电池中，锂离子通常在由石墨构成的负极和由氧化钴或锂铁磷酸盐构成的正极间流动。如果要提高电池的性能，就需要制作出能更高效进行能量传输的电池正极和负极。现在研究人员培育出一种特殊病毒，该病毒能够通过将自身镀涂在氧化钴和黄金上或自行组成纳米导线的方式形成电池阳极。同时研究人员将一种称为噬菌体的无害病毒涂在碳纳米管上，放置于磷酸铁纳米导线表面充当阴极。电子可以沿碳纳米管网行进，渗透到电极，完成能量的快速转换。研究小组发现，加进碳纳米管后，阴极的重量没有太大的变化，但导电性却大幅度提高。在实验室的测试中，安装了新阴极材料的电池在不损失电容量的同时，其充电和放电速度提高了至少100倍。

有时细菌也可以直接构成电池的能量源。美国最近就利用一种能够分解糖分产生电力的细菌开发出了细菌电池。这种新型细菌电池的效能相当于普通电池效能的83%，不仅可以与葡萄糖产生反应发出电能，也能使用果糖、蔗糖甚至是木糖作为原料。而且这种细菌适应性较好，以25摄氏度环境为最适宜。据说这种电池可持续供电25天，成本低廉且性能稳定。▲