生物学中相当于办公室复印机的就是 PCR 仪。PCR，即聚合酶链式反应，现在已成为犯罪现场法证、遗传测试和生物体劫持的标准技术。这是一个令人难以置信的壮举。在构成 DNA 遗传密码的数十亿个碱基对中，PCR 能够找到精确的序列，并在几个小时内制造出数十亿个拷贝——这足以解读或拼接有用的基因组合。专业的机器每台售价约 10,000 美元，但 Russell Durrett 用 PVC 管、一个 150 瓦的灯泡、一个电脑风扇、一个便宜的微控制器以及他在网上订购的一些试剂，自己制作了一台。
1) 堆叠
将五段 PVC 管堆叠起来形成一个圆筒 [右]，其中放置 DNA 试管，用灯泡加热，并用电脑风扇冷却。
顶部：在斜接适配器的顶部钻一打左右 1/4 英寸的孔（用于固定试管），将一根管子插入适配器的底部，并在露出的管子上切一个与电脑风扇排气口尺寸相同的方形孔。
中部：在直通 PVC 接头的顶部切一个相同的方形孔，然后将风扇热熔胶固定到位。在接头侧面、中心稍上方的位置钻一个孔，然后用螺栓固定一个夹式灯泡插座。
底部：在第二个接头中钻一个孔，用于连接通往 Arduino Uno 微控制器的电线束。
2) 接线
将插座和电脑风扇连接到 5 伏继电器，并将它们连接到 Arduino。将一根插座电线连接到 110 伏交流电源，并将一个热敏电阻接线到 Arduino。将热敏电阻插入装有矿物油和水的试管中，并将其放入试管孔中。这为 Arduino 提供了温度数据，使其能够打开和关闭灯泡——以及加热。
3) 选择基因
无论您是测试早餐麦片是否含有转基因谷物，还是筛查自己是否对 HIV 具有抵抗力，都可以选择一个基因进行复制。您需要从网上订购能够劫持 DNA 复制分子的试剂 [参见下一页的“工作原理”]。
工作原理
PCR 仪通过循环温度来激活 DNA 复制试剂，包括引物、核苷酸和 Taq 聚合酶。
201ºF
DNA 暂时解开成两条链。
131°F
引物——“启动”复制的小段 DNA——附着在基因的两端。
162°F
Taq 聚合酶识别引物，与之结合，并复制它们之间的 DNA。
. . . 重复
在最初的五分钟内，PCR 会产生一个基因的两个拷贝。随后每 30 秒的循环会继续翻倍。到第八个循环，将存在 256 个基因拷贝，到第 30 个——
几个小时后——将有超过十亿个。
时间： 5 小时
价格 $50
难度 3/5
有关 Durrett 的完整构建说明，请 下载此 PDF。Arduino 代码 可在此处获取。
本文最初刊登于《大众科学》2013 年 5 月刊。在此处查看本期杂志的其他内容。
