牛津通识读本：分子 [20]
图40 名为轮烷的环套棒型分子组合体执行分子逻辑
利用相似的原理，北爱尔兰贝尔法斯特大学的A.普拉桑纳·德·席尔瓦和内森·麦克莱纳根结合了两种分子逻辑门，使它们能执行基本的算术。也就是说，他们能够使用分子来计数并完成简单的求和，诸如1+1=2。
当然，从计算一加一到制造可与硅基器件计算机相媲美的新计算机，还有相当长的距离。但这些研究已经展示了一个重要的原则：分子确能用于计算，且是在单分子器件的层面。它们最终让我们看到，分子计算机并不仅仅是个狡猾的广告。
我们越近距离地审视关于新计算机的想法，就越能够看到它与人体所面临的难题的相似之处：怎样随心所欲地排列分子，怎样传输并放大信号，怎样使导线在两个开关装置间生长出来（像神经元那样），怎样处理差错，怎样控制事务之间的相对时序。或许未来的计算机工程师也需要学习很多的生物学知识。
DNA计算
似乎是为了把DNA发挥到极致，近几年来一些科学家展示了DNA也能够执行计算。这让我们转了一大圈之后又回到起点，因为我在一开始就说到，DNA提供了分子计算的一种存在性证明。但在细胞中，它只提供了制造蛋白质的程序。从没有人想到DNA也能解决和计算机领域里一样的问题，直到1994年伦纳德·艾德曼才提出这个观点。艾德曼意识到，基因编码就像计算机科学中的二进制编码一样，也可以编码数学问题。他展示了如何利用生物技术操纵重组DNA来生成一个问题的各种可行解答。之后再使用DNA序列分析技术进行筛选，在所有可行解答中鉴别出正确的解答。
对于特定类型的数学问题，并没有用计算机找出正确解答的简便办法。计算机必须逐一检验所有可能的选项，从中挑出最优的一个。如果可行解答的数量太大，进行搜索就需要非常长的时间。这些都是用传统计算机最难以解决的一类问题。一个经典的例子是“旅行推销员”问题，问题内容是：给定大量的空间中的点（“城市”），求出能途经所有点各一次的最短路径。
艾德曼展示了，通过把DNA短片段打乱并拼接，问题的所有可行解答都可以在试管中编码成单链DNA分子。解答的数量可能非常巨大，但也比不上试管中的分子数量大。而且，所有可行解答都是同时产生并检验的，所以原则上DNA计算能够迅速地找出“最优”的解答。
无论DNA计算是否能够用于实践，它都有着寓言般的强大魅力。它把“生命分子基础的根源在于对信息的操作”这种观点演绎到了极致。人们常说，每个年代的人都倾向于用当时最先进技术所衍生出的模型来阐释世界，那么，面对那个困扰了霍尔丹、薛定谔和无数先贤的历史悠久的问题，或许身处信息时代的我们也应当谨慎，不要对这个（片面的）答案过于武断。或许更重要的是，我们应该把这看作一种启示，展示的是这个无限动态的、相互作用的、我们未曾看见又常常疏于讴歌的分子世界。
注 需要指出的是，关于遗传学的描述需要作许多简化，这里就是一例。我们已经讲到，有些蛋白质非常重要的组成部分并不含氨基酸，而是由其他化学基团组成的，比如血红蛋白中的血红素单元。这些基团称作辅基，它们是其他的酶制造出来的，在蛋白质长链造好之后再加入其中。而没有辅基的单纯的蛋白质链称作脱辅基蛋白。一般而言，在加上修饰之前这些蛋白全无用处。要真正地推断蛋白质的结构和形状，除了知道氨基酸序列，即编码它的基因序列之外，我们还需要知道之后在脱辅基蛋白上进行操作的那些蛋白质的特性和功能。——原注
注 斯托达特因轮烷方面的研究成果获得2016年诺贝尔化学奖。——译注