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美国莱斯大学生物工程学家利用工程菌创造了基因和相关硬件的工具盒，使基因电路设计领域可以实现数学预测以及如同剪切、粘贴的简单操作。这是合成生物学领域发展取得的一个显著进步，相关成果发表于《自然-方法》。这项研究获得了美国国家科学基金会，海军研究和美国航空航天局办公室的支持。

生命活动由基于DNA的电路控制，类似于智能手机等电子设备中的电路。其中主要的区别是，电气工程师以电压来测量流经电路的电子信号，而生物工程师以基因开启和关闭状态来测量基因电路的信号。

莱斯大学生物工程学家泰伯及其研究小组开发了一个创建和测量细菌内基因表达信号的超高精度的新方法，通过将来源于光合藻类的感光蛋白与简单红绿LED光源列阵以及标准荧光蛋白报告基因相结合。通过改变灯光的开启时间和强弱，研究人员能够精确控制基因何时表达以及不同基因的表达量。

电子电路由晶体管、电容器和二极管等元件由导线相连。随着信息以电压形式流经电路，电路元件会对其进行处理。同样，通过将正确元件以正确的顺序组合，工程师可构建出执行计算和进行复杂信息处理的电路。

遗传电路的成分是控制基因是否被表达的DNA片段。基因表达是DNA读取并转化成产物的过程。此项研究中涉及的细菌大约含有4000个基因，而人类大概有20000个基因。生命过程是由基因关闭和开启的不同时序组合来协调。基因电路中每个组分成分都会作用于接收到的输入信息，例如来自其他元件的一个或多个基因表达产物，随后产生自身的基因表达产物作为输出。将正确的基因元件组合起来，合成生物学家就能构建基因电路，从而编程细胞执行复杂功能，如计数、存储、生长成组织或诊断体内疾病信号等。

在以前的研究中，研究小组设计的基因回路，使得细菌可以基于入射光来改变自身的颜色。该技术使团队在培养皿中创建细菌菌落，就像在相纸上重现黑白图像。在新的研究中，他们意识到光可用于创建随时间变化而上升下降的基因表达信号。

在电子产品中，函数发生器和示波器是两个关键工具。荧光蛋白报告基因系统则行使生物电路中示波器的功能。它可以清楚的提供电路中输入输出的信号。此外，研究小组还利用8×8的LED灯组形成64孔的测试管作为相应的函数发生器。在每个测试管周围加入遮光泡沫，他们可以发送独立的程序化光信号到列阵中的每个测试管中。通过改变信号，利用示波器来测量相应的输出，以此确定测试基因电路是否正常运行。