T. Head (1987) aveva evidenziato un collegamento tra Biologia e Calcolo Molecolare attraverso la Teoria dei Linguaggi Formali, proponendo un meccanismo di generazione di parole (splicing), come modello del comportamento ricombinante delle molecole di DNA sotto l'azione di enzimi. Lo splicing è un'operazione di cut and paste biologico operato su molecole di DNA da enzimi di restrizione e di ligasi. Gli enzimi di restrizione sono proteine capaci di riconoscere uno fissato pattern all'interno di una molecola di DNA e di tagliare tale molecola in un punto specifico all'interno del pattern, spezzando così la molecola originaria in due frammenti. Siccome la molecola di DNA è double-stranded, tale taglio può essere netto o tale da lasciare sporgenze di diversa lunghezza tra i due filamenti di DNA (blunt o sticky ends). Gli enzimi di ligasi attaccano due frammenti di DNA, se questi presentano un'opportuna struttura chimica. Pertanto la presenza di tali enzimi in una soluzione acquea con DNA, provoca la generazione di nuove molecole ottenute dalla fase di taglio (restrizione) e dalla fase di incollaggio (ligasi).

Uno splicing system (iterato) è un sistema formale che alle sequenze di DNA fa corrispondere un insieme I (iniziale) di parole su un alfabeto finito e agli enzimi fa corrispondere un insieme di parole speciali R (regole) in cui è contenuta la specifica sia dei due patterns da riconoscere, sia del punto del taglio, sia della ricomposizione dei pezzi tagliati. Dunque, a partire dall'insieme iniziale, per l'applicazione iterata delle regole, si genera un linguaggio, detto linguaggio splicing generato da I e R. In questo modello si suppone di disporre di un numero non limitato di copie di ogni parola. Esistono tre definizioni di operazione splicing (proposte da Head, Paun, Pixton) e numerose varianti di splicing systems, che differiscono tra loro per la diversa maniera di utilizzare le regole e di definire il linguaggio splicing generato. Ogni nuova variante di splicing system presentato in letteratura è accompagnata dallo studio delle sue capacità computazionali, cioè dalla caratterizzazione della classe dei linguaggi che da esso vengono generati. Spesso si è provata l'universalità di tali modelli (equivalenza con Macchine di Turing). Anche per i modelli di calcolo molecolare, la finalità non è porre in discussione la Tesi di Church-Turing, ma progettare un sistema di calcolo che, in maniera più efficiente rispetto a quelli convenzionali, esegua computazioni difficili. Al variare di I,R nella gerarchia di Chomsky, si ottengono splicing systems che generano una classe della gerarchia o una classe intermedia tra due di esse e, in tal caso, si pone il problema di caratterizzare la classe generata. Ad esempio, utilizzando un insieme regolare di regole e un linguaggio iniziale finito, si ottengono già alcuni linguaggi ricorsivamente enumerabili.

Nello studio dello splicing lineare, un problema tuttore apero è lo studio della struttura dei linguaggi che possono essere prodotti da uno splicing system con I e R insiemi finiti (splicing system finiti). E' noto che in questo caso gli splicing systems generano una sottoclasse propria di linguaggi regolari. Head aveva posto il problema, tuttora aperto, se fosse decidibile stabilire l'appartenenza di un linguaggio regolare a tale sottoclasse e, in caso di risposta affermativa, dare una caratterizzazione di questa famiglia. In tal modo si otterrebbe un sistema che effettivamente riproduce un automa con materiale biologico (perchè gli elementi che intervengono sono in numero finito), almeno per alcune classi di linguaggi regolari. La letteratura presenta diversi tentativi in tal senso, che hanno portato anche a caratterizzare, ad esempio, la classe dei linguaggi Strictly Locally Testable in termini di splicing finito.

Un altro aspetto della problematica degli splicing systems fa intervenire la relazione di coniugazione, una relazione di equivalenza ben nota nella combinatoria delle parole e che interviene anche in problemi di fattorizzazione di linguaggi. Le classi di equivalenza rispetto a tale relazione di coniugazione sono anche chiamate parole circolari. Infatti, due parole coniugate sono due parole che differiscono per una permutazione ciclica delle lettere e quindi sono identificabili se disponiamo le parole su un cerchio. Per estensione si possono definire i linguaggi circolari. Anche il concetto di regolarità può essere introdotto e i linguaggi circolari regolari corrispondono ai linguaggi formali regolari chiusi rispetto alla relazione di coniugazione. In letteratura è stato formalizzato un fenomeno di cut and paste biologico operato dagli enzimi su DNA circolare (come i plasmidi o, in alcuni casi, i batteri). Questo ha stimolato l'interesse verso lo studio dello splicing su parole circolari. Come per il caso lineare, sono note tre definizioni di splicing circolare (date da Head, Paun, Pixton) e sul potere computazionale degli associati sistemi splicing la letteratura esistente è scarna. La difficoltà intrinseca che si presenta nel maneggiare classi di equivalenza (di una relazione che non è una congruenza) piuttosto che parole del monoide libero, probabilmente ne è la ragione. Il meccanismo biologico alla base della definizione di Head e Paun consiste nel riconoscimento di due patterns in due parole circolari, nel taglio (apertura) delle parole all'interno dei patterns riconosciuti, nella concatenazione delle due stringhe lineari così ottenute e nella ricircolarizzazione della parola risultante. Nella definizione data da Pixton invece, l'ultima operazione è preceduta da una sostituzione dei patterns individuati. Risultati parziali sono forniti nel caso di particolari sistemi finiti.