转基因微生物能够完成许多有益的工作，可以制造生物燃料和药品，清理有毒废物。但是，设计这种微生物内部复杂的生化途径却是一个耗时的试错过程。

　　克里斯托弗·福格特（Christopher Voigt）是加州大学旧金山分校副教授，他希望改变这一点，采用软件自动创作微生物中的“基因电路”。这些电路就是一些途径，是属于基因、蛋白质和其他生物大分子方面的途径，细胞用它们来执行一种特殊任务，比如分解糖，把它转化为燃料。福格特和同事们迄今已在大肠杆菌中制成基本电路元件。他们正携手美国加州生物技术大公司生命技术公司（Life Technologies）来开发一种软件，这会让生物工程设计完整基因电路更容易。

　　设计一种微生物以完成某种特定的任务，就像编写一个新的计算机程序，福格特说。正如程序员不必去思考电子如何通过集成电路中的电子门，他说，生物工程师们最终设计电路，就是设计基因、蛋白质和其他生物分子电路，也可以在抽象层面进行。“如果我们应用计算程序做的一些事情，细菌已经可以做到，我们就可以完全控制，并制造蜘蛛丝、药物，或其他化学品，”他说。

　　某些类型的电路，比如说，就有助于调节细菌活动，生产生物燃料。不同于外部控制，内部电路可以维持化学水平和其他条件，这些都是需要的，可以保持细菌生产的高产量。 “我们正在努力使细胞明白它在什么地方，以及它应该做什么，这要根据它对世界的理解，”福格特说。要想设计这样的控制电路而又没有计算机帮助，就要进行大量的试错。

　　福格特已经制成一种类型的电路元件，叫做NOR电子门，是在大肠杆菌中制成。NOR电子门可以合并，用以执行任何逻辑运算。这项工作的介绍是在《自然》杂志上，福格特的团体也表明示，他们能够让他们提高细菌电路的输出质量，就是让电路集体工作，形成一个NOR电子门电路，每个细胞中都有一个。福格特设计细菌电路，用以连通的天然细菌通信系统，称为群体感应（quorum sensing），这样，细胞就可以“投票”表决一个输出。这提高了所做计算的质量。

　　“这项突破工作是合成生物学方面的，它拓展了我们的能力，使我们可以培育多功能、可编程的细菌，”詹姆斯·柯林斯（James Collins）说，他是波士顿大学生物医学工程教授，不参与福格特团队。柯林斯认为，加州大学的研究人员已经学会了合并单个细胞中的简单电路，这样形成的更复杂的电路是在群体水平上的。 “这代表着一个重要的进步，将可利用强大的综合生态系统进行生物技术应用，”他说。

　　加州大学的研究人员现在刚刚进入一份研究协议的第二年，协议另一方是生命技术公司，他们要开发软件，使生物设计过程自动化。“我们的目标是采用这些软件模块并进行开发，这样，生物组分选择和电路设计的过程就会比今天更加自动化，也简化得多，”托德·彼得森（Todd Peterson）说，他是公司合成生物学研发副总裁。该公司希望集成的大部分软件模块福格特团体都正在设计，要集成到它的载体NTI软件（Vector）中，需要到2012年春末。