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工厂里的纳米DNA机器人每步只有6纳米

时间:2023-08-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:“工厂里就有一个身高只有20纳米的DNA机器人,你看不见它,因为它每迈一步的距离只有6纳米,还不到你走一步距离的亿万分之一。它走得奇慢无比,每一步需要踌躇5分钟。这个机器人的两条‘腿’分别是一条分子链,都由4类字母所代表的化合物组成,在一块只有几百纳米平方大小的弹丸之地,每隔一段距离就埋下一条字母组合与之互补的链。它像一条毛毛虫那样,需要蠕爬整整一天才能穿过这片小小的区域。”

工厂里的纳米DNA机器人每步只有6纳米

等星星归队,每个人都给了她拥抱。其他人都选择留在这里,有些玻璃房间原本就是为他们准备的。他们将在那里继续这次分子之旅。

走出潜水艇,钢笔小姐拉着星星在一块平整的礁石上坐了下来。“我知道你在想什么,”她说,“不要难过,我很乐意再和你多说一些关于DNA的故事。你现在已经有些了解它了,是不是?”

星星捂紧了自己的胸口。手帕里藏着外婆的信息。

“还记得我说的吗?你细胞里的DNA看起来就是两条分子链扭曲着组成的一部螺旋的梯子。其实在大自然里,它也可以组成别的形状,比如说在一些细菌里,DNA就是一匹匹小马的样子。它就像是柔软的毛线,可以织出不同的形状图案,不只是梯子。”

“那么,那根针又是什么呢?妈妈有一根竹子做的毛衣针。”星星好奇地问。她感觉头顶被抚摩得痒痒的,暖暖的。

“要回答你的这个问题呀,我先说说为什么DNA可以组成这些结构吧,”钢笔小姐柔声道,“细胞里的‘小梯子’经过了几亿年的考验,从来也没有坍塌过,它为什么可以这么坚固呢?”

“是啊,为什么呢?”一些海藻和岩屑紧紧贴在星星的屁股底下,让她感觉就像置身于大海之中。

“DNA是由四种化合物组成的,你不用去管那些难记的名字,只需要知道人们用A、T、C、G四个字母来代表它们就好了。A永远只能吸引T,C只愿意和G待在一块儿,就像是装了磁铁一样,有A的地方,T就会凑过去,C和G也是亲密无间,所以DNA的梯子结构才会那么稳定。这些化合物在黑暗中相遇,摸出了彼此的纹理,紧紧握在一起。”她说,“虽然你和一只小狗长得一点儿也不一样,但是在生命的最底层,你们细胞里的DNA都由这些‘字母’写成,只是写出来的片段有些一样,有些完全不同而已。所以小狗的DNA结构也是如此这般稳定。”

“那么,那根针究竟是什么呀?”

“DNA分子链可以拆得长长短短的,我们就把那条长长的链当作‘毛线’,把一些短的链当作‘棒针’,根据我们想要的形状和结构,用‘棒针’把‘毛线’穿起来固定住就好了。”

海风送来一阵咸腥的气味。一起送到星星面前的,还有起伏不定的涛声。

“啊,不对呀,”星星若有所思地说,“分子小车可以开起来,分子马达可以转起来,可是用DNA搭起来的东西好像只是一件不会动的‘毛衣’,它能为我们做什么吗?”

“越来越聪明啦,确实机器最起码要能移动,”钢笔小姐面带欣赏地说,“其实通过一些化学反应,也可以让DNA的‘腿’沿着直线慢慢踱步,或者像洗衣机的滚筒那样来回翻转,就像分子做的小车和马达那样。”(www.xing528.com)

“那要怎么做到呢?”海风又将匍匐觅食的蜗牛送了过来。一些沙蟹在滩涂的水坑里伸着懒腰。

钢笔小姐解释道:“有人就想到了一个让DNA行走起来的好办法,他先拿掉了DNA两条分子链中的一条,再准备了‘字母’排序完全相同的链,来吸引这个DNA机器人的靠近。还记得吗?A和T,C和G总想形影不离呢。这就好比你在一只铁壳打造的发条青蛙脑门上,贴了一块带正极的磁铁片,再拿一块带同样磁极的磁铁放到青蛙的鼻子底下,随着你的靠近,它会在你的逗引下不自觉地一步步向后退缩。你甚至可以用这种办法,轻而易举地改变青蛙的路径。它累得脚步蹒跚,却不得不服从你的命令。这些DNA迷你装置就这样自己动了起来。”

“原来DNA也能动起来!”

“工厂里就有一个身高只有20纳米的DNA机器人,你看不见它,因为它每迈一步的距离只有6纳米,还不到你走一步距离的亿万分之一。它走得奇慢无比,每一步需要踌躇5分钟。这个机器人的两条‘腿’分别是一条分子链,都由4类字母所代表的化合物组成,在一块只有几百纳米平方大小的弹丸之地,每隔一段距离就埋下一条字母组合与之互补的链。它像一条毛毛虫那样,需要蠕爬整整一天才能穿过这片小小的区域。”

“它只会慢悠悠地爬行吗?”星星绕动手指,比画着机器人笨拙的姿势。

“不,如果放大很多倍,你能看到它伸着分子做的‘手臂’,将一些分子‘货物’搬到这里又搬到那里。”[1]

原来分子工厂还有这么多秘密是自己没看到的。星星回过头,那艘躲在浮船坞下的潜水艇竟然不见了。她腾起身,困惑地四下张望着。

“既然是潜水艇,就是为海底准备的。”钢笔小姐心领神会地说。

“那么停在这儿的汽车呢?又去了哪里?”星星发现,起风的海岸上,那辆学会喷火的“吐司面包车”也不见了。

“别担心,小星星,嘘……快看那儿,她来了……”

在钢笔小姐的低语中,一个“人”踏着波浪向她们走来。空气中有一股熟悉的树脂和碘的气味。接着,波浪仿佛变了形的玻璃,扭曲着从地平线上腾空而起。怒涛越来越吵闹,就像那个晚上的病床前,调节阀开到了尽头的制氧机

[1] 这项技术的原型是美国计算机科学家约翰·雷夫(John Reif,1951— )的团队研发出的第一个DNA步行器。

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