梵高的《星夜》似乎格外受科學(xué)家們青睞。之前就曾有科學(xué)家利用細(xì)菌重現(xiàn)過這幅畫。

　　細(xì)菌版《星夜》

　　如今，加州理工學(xué)院的科學(xué)家們通過折疊的DNA分子，創(chuàng)作出了屬于他們自己的、僅有一枚硬幣寬的微縮版《星夜》。有朝一日，這項(xiàng)技術(shù)也許可用于打造微型生物傳感器或靶向送藥。

　　這項(xiàng)技術(shù)被稱為“DNA折紙術(shù)”。此前已有科學(xué)家利用這項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)造了多種不同形狀的作品，但《星夜》是科學(xué)家第一次成功證明可在計(jì)算機(jī)芯片上擴(kuò)展并構(gòu)建大量DNA裝置。加州理工學(xué)院團(tuán)隊(duì)在《自然》雜志上發(fā)表的文章中詳細(xì)描述了這一研究成果。

　　“每人都認(rèn)同分子終將構(gòu)成未來的設(shè)備裝置，”加州理工學(xué)院DNA折紙術(shù)創(chuàng)始者及論文共同作者保羅·羅斯蒙德說道。“然而如何將它們連接起來？怎樣把它們串連成回路？又該如何對(duì)它們加以利用？分子與宏觀世界之間需要一個(gè)接口，而這正是我們所研究的東西。”

　　從羅斯蒙德出于好玩做出的第一個(gè)折疊DNA組到現(xiàn)在，已過去了十年。2008年，他創(chuàng)作的納米級(jí)笑臉、星星、雪花和一幅微縮西半球地圖甚至被放在紐約現(xiàn)代藝術(shù)博物館里展出?？茖W(xué)與藝術(shù)的聯(lián)姻莫過于此。

　　羅斯蒙德團(tuán)隊(duì)創(chuàng)作出的DNA折紙笑臉

　　DNA具有雙螺旋結(jié)構(gòu)，包含了制造蛋白質(zhì)所需的一切遺傳指令。它有四種堿基，被稱為A、T、G和C。A總是與T配對(duì)，G總是與C配對(duì)。

　　為了創(chuàng)造出特定的形狀，羅斯蒙德將一條DNA長(zhǎng)鏈反復(fù)折疊成自己想要的任意形狀或圖案（事先以計(jì)算機(jī)建模設(shè)計(jì)好的），然后在關(guān)鍵位置用DNA短鏈構(gòu)成的“圖釘”將其銜接起來。每個(gè)V型圖釘都通過堿基序列組成的兩條“手臂”與DNA長(zhǎng)鏈上的互補(bǔ)序列“釘”在一起。隨后，羅斯蒙德將DNA長(zhǎng)鏈在鹽溶液中加熱，令其自行組裝成想要的圖案。

　　在計(jì)算機(jī)上設(shè)計(jì)圖案需要花大約一周時(shí)間，接下來合成DNA也要一周左右，而實(shí)際的自組裝只需數(shù)小時(shí)。“然而你面對(duì)的就是在溶液中漂浮的孤立裝置，無法與其他任何東西相連，無法接入回路，甚至連測(cè)量其性能都非常困難。”

　　一長(zhǎng)串DNA折紙笑臉

　　羅斯蒙德明白，如果想要投入實(shí)際應(yīng)用，他就必須想辦法將他的DNA折紙與硅微加工整合在一起。2009年，他與IBM的科學(xué)家們聯(lián)手在芯片上添置了和DNA折紙大小及形狀一模一樣的黏片。只要將含有DNA的溶液傾倒在芯片上，DNA分子就會(huì)附著在這些黏片上。這樣得來的DNA形狀就發(fā)揮了“腳手架”的作用，可以與諸如熒光分子之類的其他小部件連接在一起。

　　自此，羅斯蒙德與他的同事們便一直致力于改良這項(xiàng)技術(shù)。在過去的6年間，他與加州理工學(xué)院博士后艾什溫·戈皮納特一起證明了他們可以將DNA折紙置于幾乎所有制作計(jì)算機(jī)芯片的表面。他們?cè)谧钚碌恼撐闹姓劶傲顺醮螒?yīng)用：利用這種方法將熒光分子粘連成微型光源，一如將燈泡旋入燈座。這些實(shí)驗(yàn)中的“燈”就是調(diào)整至特定光波長(zhǎng)的光子晶體微腔，在《星光》中呈現(xiàn)出一種深紅色。

　　DNA折紙作品《星夜》

　　注入的熒光分子按照特定波長(zhǎng)發(fā)光，于是便“點(diǎn)亮”了“燈”。但位置才是關(guān)鍵：光子晶體微腔中某些位置的分子比其他位置的分子發(fā)出的光更亮。這就賦予了科學(xué)家們更大的自由來進(jìn)行更多的創(chuàng)作。出于對(duì)梵高的熱愛，戈皮納特選擇了《星夜》來展現(xiàn)DNA折紙術(shù)的強(qiáng)大威力。除此之外，他的靈感還來源于《神秘博士》系列劇集中的《文森特與博士》。在這一集中，萬人迷的時(shí)間領(lǐng)主回到1890年，與虛構(gòu)的梵高一起擊退了進(jìn)犯的外星怪獸。先前的作品往往只用到數(shù)個(gè)“燈”，而這一次，戈皮納特大手筆地動(dòng)用了共65536個(gè)這樣的裝置，以求忠實(shí)復(fù)原梵高的曠世杰作。

　　物理學(xué)家則更希望發(fā)掘DNA折紙術(shù)的潛力，將其用于基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)。例如，在接下來的一系列實(shí)驗(yàn)中，多個(gè)發(fā)射器將被放置于諧振器中，并使它們彼此同步。這一首次由羅伯特·狄克在1952年所預(yù)言的現(xiàn)象叫作“超輻射”。

　　梵高的原作《星夜》

　　戈皮納特將這種效應(yīng)比喻為在桌上放置一排原本并不同步的節(jié)拍器，只要條件允許，便會(huì)隨時(shí)間推移逐漸節(jié)拍一致。同樣地，多個(gè)光發(fā)射器也會(huì)最終同步。“目前尚無人能完成這一實(shí)驗(yàn)，因?yàn)楸仨殞l(fā)射器按照彼此間特定的距離擺放。”戈皮納特稱。他們的新論文無疑為這一實(shí)驗(yàn)提供了一種新的可能。