ดีเอ็นเอเคลื่อนไหว

ดีเอ็นเอเคลื่อนไหว

ลึกเข้าไปในบีกเกอร์ในห้องทดลองเคมีที่มีเสียงฮัมในนิวยอร์กซิตี้ แมงมุมตัวหนึ่งคลานไปมาท่ามกลางความโกลาหลของกระดาษพับ มันไม่ใช่กระดาษสีแบบโอริกามิ แต่ทำจากส่วน DNA ที่ออกแบบมาอย่างแม่นยำ สำหรับเรื่องนั้นแมงมุมก็เช่นกันGOING FOR THE GOLD นักวิจัยได้สร้างแมงมุม DNA ที่สามารถทำภารกิจง่ายๆ ได้ นั่นคือ หยิบและขนอนุภาคนาโนทองคำ เมื่อต้องการทำเช่นนี้ แขนของแมงมุมจะผูกมัดกับ DNA “สายจูง” บนอนุภาคนาโน แยกออกจากสถานีแล้วขนสินค้าออกไป (บนสุด) กล้องจุลทรรศน์แรงปรมาณู (ด้านล่าง) แสดงอนุภาคนาโนที่แยกจากกันสามชิ้น (สีม่วง) ขณะที่แมงมุมเก็บรวบรวม

H. GU ET AL/NATURE 2010

DNA IN THE FOLD DNA สามารถพับเป็นรูปร่างได้เกือบทุกรูปร่าง แม้แต่หน้ายิ้ม (ภาพประกอบคอมพิวเตอร์ด้านบน) การจำลองที่มีรายละเอียดมากขึ้น (ภาพด้านล่าง) แสดง DNA ที่พับเพียงเส้นเดียว (สีเทาและสีดำ) ที่ยึดด้วย “ลวดเย็บกระดาษ” (สี) เพื่อสร้างหอคอย

ด้านบน: PWK รอทมันด์; ท่อนล่าง: รอทมันด์/เนเจอร์ 2006

การตัดขาแมงมุม DNA เชื่อมโยงกับสาย DNA บนเส้นทางโอริกามิ เอ็นไซม์ DNA ที่ดูเป็นลอนที่ขาจากนั้นจะแยกเส้นเอ็นและชิ้นส่วนของมันลอยออกไป ไม่ได้ผูกมัดกับเกลียวสั้นอีกต่อไปแล้ว ขาก็ปล่อยไปและมีอิสระที่จะ “เดิน” และผูกมัดกับเกลียวที่ไม่บุบสลายต่อไปได้

LUND ET AL/NATURE 2010

ดีเอ็นเอวอล์คเกอร์ “แมงมุม” ที่มีขาดีเอ็นเอเส้นเดียวคลานไป

ตามเส้นทางดีเอ็นเอในภาพประกอบของศิลปินคนนี้ ในการขยับขาของนาโนบ็อตจะผูกมัดและตัดสายดีเอ็นเอตามเส้นทางจนกระทั่งชนสัญญาณหยุด

NICOLLE RAGER FULLER

แมงมุมตัวนี้ไม่ได้สร้างมาเพื่อปั่นใยหรือกินแมลง มันคือ DNA nanorobot ซึ่งเป็นเครื่องจักรรุ่นดั้งเดิมที่อาจทำงานเล็กเกินกว่าที่มนุษย์จะทำได้ในสักวันหนึ่ง

เป็นเวลากว่าทศวรรษแล้วที่นักวิทยาศาสตร์ได้พัฒนา DNA nanomachines ตั้งแต่แหนบเล็กๆ ไปจนถึง “วอล์คเกอร์” แบบสองขาที่สามารถก้าวไปทางซ้ายหรือขวาได้ การวิจัยหุ่นยนต์โมเลกุลล่าสุดได้ก้าวไปอีกขั้น โดยมีเป้าหมายเพื่อให้โมเลกุลดีเอ็นเอจัดระเบียบตัวเองและเคลื่อนที่ไปรอบๆ โดยไม่ต้องใช้แบตเตอรี่หรือการจัดเก็บข้อมูลในนาโนบอดี้ เครื่องเหล่านี้ใช้พลังของปฏิสัมพันธ์ระหว่าง DNA-DNA ตามธรรมชาติที่ตั้งโปรแกรมไว้ในรากฐาน origami

“ขณะนี้ มีการระเบิดของโมเลกุลเกิดขึ้นในพฤติกรรมที่ตั้งโปรแกรมได้ของโมเลกุล” William Shih นักชีวเคมีจากมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดกล่าว “เช่นเดียวกับที่เราได้เห็นวิวัฒนาการของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ตั้งแต่เครื่องคิดเลขไปจนถึง iPhone 4 เราจะเห็นว่าสิ่งเหล่านี้พัฒนาไปสู่ยานพาหนะที่มีความซับซ้อนซึ่งสามารถรับรู้สภาพแวดล้อมของพวกมันและกำหนดเป้าหมายเนื้อเยื่อที่เป็นโรคได้โดยไม่ทำอันตรายต่อเซลล์ที่แข็งแรง”

นาโนบ็อตอาร์คนอยด์รุ่นล่าสุดมีสามถึงสี่ขา และเดินข้ามภูมิประเทศที่กว้างใหญ่ของ DNA ที่พับเก็บอย่างวิจิตรบรรจง เครื่องโมเลกุลเหล่านี้บางเครื่องสามารถดำเนินการได้ 50 ขั้นตอนด้วยตัวเอง คนอื่นเล่นแขนกระดิกที่สามารถรับและพกพาอนุภาคนาโนได้

แมงมุม DNA จะไม่มีวันครองโลกในไม่ช้านี้ ในตอนนี้ พวกมันเป็นเหมือนเด็กวัยเตาะแตะ โดยเริ่มรู้สึกถึงการเดินทางข้ามอาณาเขตของโมเลกุลในขณะที่นักวิจัยค้นหาพื้นฐานในการทำให้โปรแกรมรวบรวมข้อมูลเคลื่อนที่ แต่วันหนึ่ง กองทัพนาโนบ็อตอาจจัดการกับงานในระดับที่เล็กเกินไปสำหรับเครื่องมือในห้องปฏิบัติการที่ล้ำสมัยที่สุด แมงมุมอาจสามารถค้นหาและทำลายมะเร็งในร่างกายมนุษย์ ประกอบอุปกรณ์ทางการแพทย์ที่มีขนาดนาโน และสร้างคอมพิวเตอร์ขนาดเล็กที่มีขนาดเล็กกว่าจุดบน “i” ของ iPhone อย่างมาก

นักเคมี Lloyd Smith จาก University of Wisconsin-Madison กล่าวว่า “เรากำลังพยายามผลักดันสิ่งที่เป็นไปได้ของ DNA ให้เป็นสื่อการทำงาน เพราะเราสามารถเข้าใจ ควบคุม และควบคุม DNA ได้มากกว่าวัสดุอื่นๆ

แนะนำ : ข่าวดารา | กัญชา | เกมส์มือถือ | เกมส์ฟีฟาย | สัตว์เลี้ยง