DNA的折纸艺术

撰文：蔡宙（Charles Q. Choi）
翻译：阿沙

想象得出怎么用脱氧核糖核酸（DNA）来玩折纸吗？这不是天方夜谭，通过计算机程序控制，科学家能够轻松驾驭DNA分子，让它们自动组合成所需要的形状。别小看这项技术，它在新兴纳米材料和分子器件的研发中都能大显身手。

一根DNA链可以被折叠成一张二维结构的精美美洲地图。由美国加州理工学院（California Institute of Technology）计算机专家保罗·罗特蒙德（Paul Rothemund）开发的这种“DNA折纸术”（DNA origami technique），能像折叠一条长带子那样，把一条DNA长链反复折叠，形成需要的图形，就像用一根单线条绘制出整幅图画。折叠后的DNA长链，通过一些“钉子”对适当位置上的DNA短链加以固定。2006年3月16日，《自然》（ Nature ）杂志上发表的这幅奇特的杰作，是一个包含200个像素、大约100纳米见方的“折纸作品”，每个像素是一条起固定用途的短核苷酸链。如果事先进行适当排序和合理匹配，DNA自行排列的本能会促使这两种长短有别、用途各异的DNA分子自动组合成所需要的形状。设计结构大约只需一天时间，接下来的工作交由计算机程序控制，这一切简单得就像高中生都能完成的化学实验。科学家可以将这种DNA折纸术应用到电子装置或生物酶上，进行新型纳米材料和分子器件的研发。同时，三维结构的“DNA折纸”实验研究也正在进行之中。