Но в то время
как рибосомы могут строить только неплотные сладки белка, эти белковые м
ашины будут строить маленькие, твердых объекты из металла, керамики или
алмаза Ц невидимо маленькие, но прочные.
Где наши пальцы из плоти подвержены ушибам или ожогам, мы обращаемся к ст
альным клещам. Где белковые машины, вероятно, могут быть разрушены или ра
спадутся, мы обратимся к наномашинам, сделанным из более жесткого матери
ала.

Универсальные ассемблеры

Это второе поколение наномашин, построенное из чего-то большего чем тол
ько белков, будет делать все, что могут делать белки, но и более того. В част
ности некоторые будут служить как усовершенствованные устройства для
сборки молекулярных структур. Устойчивые к кислоте или вакууму, замораж
иванию или нагреву, в зависимости от цели использования, ферменто-подоб
ные машины второго поколения будут способны использовать в качестве «и
нструментов» почти любую из молекул, используемых химиками в реакциях, н
о они будут с ними обращаться с точностью программируемых машин. Они буд
ут способны связать атомы для получения практически любой устойчивой с
труктуры, добавляя понемногу за раз к поверхности рабочего куска до тех
пор, пока сложная структура не будет завершена. Думайте о наномашинах ка
к об ассемблерах.
Поскольку ассемблеры позволят нам размещать атомы почти любым разумны
м образом (как Ц это обсуждается в Примечаниях), они позволят нам строить
почти всё что угодно, чему законы природы позволяют существовать. В част
ности они позволят нам строить почти всё что угодно, что мы можем разрабо
тать, включая новые ассемблеры. Последствия этого будут глубокими, потом
у что наши грубые инструменты позволяют нам исследовать только малую ча
сть всего спектра возможностей, которые позволяет природа. Ассемблеры о
ткроют мир новых технологий.
Успехи в медицинских, космических, вычислительных, военных технологиях
Ц все они зависят от нашей способности упорядочивать атомы. С ассемблер
ами, мы будем способны повторно переделать наш мир или уничтожить его. Та
к в этом пункте кажется мудрым отступить назад и посмотреть настолько яс
но, насколько это возможно, чтобы мы могли убедиться, что ассемблеры и нан
отехнология не просто футурологический мираж.

Какие будут выводы?

Во всем, что я описал, я в большой мере основывался на доказанных фактах хи
мии и молекулярной биологии. Однако, люди регулярно поднимают некоторые
вопросы, уходящие корнями в физику и биологию. Эти вопросы заслуживают б
олее прямых ответов.
Не сделает ли принцип неопределённости квантовой физики молекулярные
машины неосуществимыми?
Это принципиальное утверждение (среди других), что не может быть определ
ено точное местоположение частицы в течение любого отрезка времени. Это
ограничивает то, что молекулярные машины могут делать, также, как это огр
аничивает то, что может делать что угодно еще. Тем не менее, вычисления пок
азывают что принцип неопределённости накладывает мало существенных ог
раничений на то, насколько хорошо атомы могут помещаться на какое-то мес
то, по крайней мере для тех целей, которые обрисовываются здесь. Принцип н
еопределённости делает местоположение электронов довольно расплывча
тым, и в действительности эта расплывчатость определяет сам размер и стр
уктуру атомов. Атом как целое, однако, имеет сравнительно определённое м
естоположение, установленное своему относительно массивному ядру. Есл
и бы атомы не сохраняли своё положение сравнительно хорошо, молекулы бы
не существовали. Квантовой механики не требуется, чтобы доверять этим за
ключениям, поскольку молекулярные машины в клетке демонстрируют, что мо
лекулярные машины работают.
Не сделают ли тепловые вибрации молекул молекулярные машины неработос
пособными или слишком ненадёжными, чтобы их использовать?
Тепловые колебания причинят большие проблемы чем принцип неуверенност
и, однако здесь снова существующие молекулярные машины непосредственн
о демонстрируют, что молекулярные машины могут работать при обычных тем
пературах. Несмотря на тепловые колебания, механизмы копирования ДНК в н
екоторых клетках делают меньше чем одну ошибку на 100 000 000 000 операций. Чтобы до
стичь такой точности, однако, клетки используют машины (такие как фермен
т ДНК-полимераза I), которая проверяет копию и исправляет ошибки. Для ассе
мблеров вполне может быть необходима аналогичные способности проверки
и исправления ошибок, если они предназначены выдавать надёжные результ
аты.
Не будет ли радиация разрушать молекулярные машины или делать их неприг
одными для использования?
Радиация высокой энергии может нарушать химические связи и разрушать м
олекулярные машины. Живые клетки еще раз показывают, что решения существ
уют: они работают в течение лет, восстанавливая и заменяя поврежденные р
адиацией части. Однако поскольку каждая отдельная машина такая крошечн
ая, она представляет собой маленькую цель для радиации и радиация редко
в неё попадает. Всё же, если система наномашин должна быть надёжна, то она
должна выдерживать определённое количество повреждений, а повреждённы
е части должны регулярно чиниться или заменяться. Этот подход к надёжнос
ти хорошо знаком разработчикам самолётов и космических кораблей.
Эволюция не сумела произвести ассемблеры, не говорит ли это о том, что они
являются либо невозможными, либо бесполезными?
Отвечая на предыдущие вопросы, мы отчасти ссылались на уже работающие мо
лекулярные машины клеток.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117