大自然是構建生物機器和電路的大師，包括維持身體內部時鐘、複製基因或幫助細胞移動的那些。現在，人類工程師正在學習設計和合成新型生化裝置，例如奈米級工廠、生物電路甚至分子計算機。
到目前為止，這項工作主要依賴於使用現有的細胞成分（例如，酶），但一些研究人員更喜歡從頭開始。對於這些“分子程式設計師”來說，DNA是首選的編碼語言，而製造出可以與自然界中發現的電路和機器相媲美的裝置是最終目標。最近，他們在創造出第一個完全由DNA製成的振盪器——分子時鐘方面邁出了重要一步。
這項里程碑式的成就於去年12月在《科學》雜誌上報道，表明DNA不僅僅是遺傳資訊的被動載體。德克薩斯大學奧斯汀分校的電氣和計算機工程師、資深作者大衛·索洛維奇克說，相反，它是一個“即使是單獨存在，也能夠表現出複雜行為”的分子。構建DNA振盪器本身就是一項生物工程壯舉，並且可能成為合成生物學潛在突破的關鍵組成部分，例如控制人工細胞中事件的發生時間、安排藥物的釋放以及同步分子計算機。
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為了建立該裝置，索洛維奇克、當時在加州理工學院攻讀博士學位的尼蘭詹·斯里尼瓦斯及其同事構建了一個DNA編譯器——一系列演算法，允許程式設計師釋出分子構建指令，而無需深入研究繁瑣的生物化學細節。軟體將這些指令翻譯成DNA序列，然後將這些序列合成並混合在一起。然後，這些鏈條會自組裝成分子機器。
利用其編譯器，該團隊程式設計了一個原型DNA振盪器，該振盪器產生重複的“滴答”和“答答”模式。索洛維奇克說，原則上，相同的公式可以用於產生更復雜的行為，例如響應化學訊號改變時鐘的速度。這些時鐘最終可能會導致化學計算——畢竟，最早的機械計算機只是一些複雜的時鐘。
哈佛大學的系統生物學家彭·尹沒有參與這項新研究，他說他對這項工作印象深刻，並稱其為“分子程式設計、動態DNA奈米技術和體外合成生物學的重要進展”。鑑於科學家們認為早期生命完全基於DNA的近親RNA，索洛維奇克補充說，“展示像DNA和RNA這樣的核酸能夠以新的和意想不到的方式表現，有助於我們理解生命的起源。”