А-П

П-Я

 1st-original 
А  Б  В  Г  Д  Е  Ж  З  И  Й  К  Л  М  Н  О  П  Р  С  Т  У  Ф  Х  Ц  Ч  Ш  Щ  Э  Ю  Я  A-Z

Дрекслер Эрик

Машины создания


 

Здесь выложена электронная книга Машины создания автора по имени Дрекслер Эрик. На этой вкладке сайта web-lit.net вы можете скачать бесплатно или прочитать онлайн электронную книгу Дрекслер Эрик - Машины создания.

Размер архива с книгой Машины создания равняется 337.85 KB

Машины создания - Дрекслер Эрик => скачать бесплатную электронную книгу



VadikV


95

Эрик Дрекслер: «Машины с
оздания»



Эрик Дрекслер
Машины создания



Аннотация

Впервые книга "Машины создания
" была издана в твёрдой обложке издательством Энкор Букс (Anchor Books) в 1986 году, а в м
ягкой обложке Ц в 1987. Интернет-версия переиздана и адаптирована Рассело
м Вайтейкером с разрешения владельца авторских прав. Подлинник на англи
йском языке находится на сайте Института предвиденияпо адресу: http://www.foresight.org/EOC/.


K. Эрик Дрекслер
МАШИНЫ СОЗДАНИЯ
Грядущая эра нанотехнологии

О, этот дивный мир…

Машины создания. Введение к
веб-версии

Десять лет с первого издания "Машин создания" продвинули нас далеко впер
ёд по пути развития молекулярной нанотехнологии и молекулярной промыш
ленности. Продвижение оказалось быстрее, чем я ожидал.
Базовые концепции также оказались более спорны, чем я ожидал. Даже тепер
ь, после того, как (в частности) Советник по науке США призвал к развитию мо
лекулярной промышленности, часть научного истэблишмента все еще имеет
трудности с некоторыми весьма простыми идеями.
Кажется очевидным, что получение полного контроля над материей на молек
улярном уровне сделает возможными крупные технологические сдвиги, и та
кже очевиден наш прогресс по направлению к этой способности.
Молекулярные механизмы, обнаруженные в природе дают доказательство су
ществования огромных возможностей. О успехах исследований в направлен
ии создания таких механизмов сообщается в журналах каждую неделю. Возмо
жно, короткие временные горизонты, характерные для США и Европейской нау
ки, дают оправдание пренебрежению последствиями того, что мы уже знаем, ч
то оно возможно.
"Машины создания" предсказывали развитие систем гипертекстовых публик
аций; теперь она наконец в такой системе появилась. В то время как Сеть исп
ытывает недостаток нескольких важных особенностей, тем не менее она обе
спечивает многие из выгод, описанных в "Машинах".
Вызывает чувство удовлетворения, что «Машины» теперь доступны в этой но
вой среде. Моя благодарность Расселу Вайтейкеру за помещение этого в html, и
Джиму Льюису за сканирование текста для более ранней версии HyperCard.
Есть немного того, что я бы изменил в «Машинах», если бы писал ещё раз сего
дня (то есть, я бы подправил все детали и сделал бы их хуже, но изменил бы мал
о существенного). Технологическая работа продолжает эволюционировать
и расширяться в масштабе и аналитических деталях, но основные концепции
пережили критическое рассмотрение, на сети и где бы то ни было ещё.
Чтобы оставаться в контакте с разработками в нанотехнологии, свяжитесь
с Институтом Предвидения или посмотрите его веб-сайт, а сайт Института м
олекулярного производства сейчас находится в разработке.
Эрик Дрекслер,
Член совета колледжа по научной работе
Института молекулярного производства,
Пало Альто, Калифорния
Апрель 1996 года.

Предисловие

"Машины создания" K. Эрика Дрекслера Ц чрезвычайно оригинальная книга о п
оследствиях новых технологий. Она честолюбива, написана образно и, что с
амое главное, высказываемые мысли Ц технически обоснованы.
Но как кто-либо может предсказать, где наука и техника застанет нас? Хотя
много ученых и технологов пробовало сделать это, но, не любопытно ли, что н
аиболее успешные попытки принадлежали авторам научной фантастики, так
им как Жюль Верн, Х.Г. Велз, Фредерику Роль, Роберт Хайнлайн, Айзек Азимов, и
Артур К. Кларк? Разумеется, некоторые из тех писателей знали много о науки
своего времени. Но возможно самым главным источником их успеха было то, ч
то они в равной степени уделяли внимание необходимым и альтернативным ф
акторам, которые по их воображению, возникали из их обществ. Поскольку, ка
к подчёркивал сам Кларк, что практически невозможно предсказать детали
будущих технологий на срок больше, чем, возможно, половина столетия впер
ед. Например, практически невозможно предсказать детально, какие альтер
нативы станут технически возможными на большем интервале времени. Поче
му? Просто, потому что, если можно было заглядывать вперед так ясно, возмож
но можно было бы воплощать эти предсказания намного раньше Ц если счита
ть, что имеется желание это сделать. Вторая проблема состоит в том, что не
менее трудно предположить характер социальных изменений, которые, веро
ятно могут вмешаться. Учитывая такую неопределённость, предсказание по
добно зданию очень высокой и тонкой пирамиды аргументов. И все мы знаем, ч
то такие конструкции ненадежны.
Как можно было бы построить более надёжные доказательства? Во-первых, ис
ходные положения должны быть предельно достоверны Ц и Дрекслер основы
вается на наиболее достоверных областях из современного технического
знания. Затем, до того, как переходить к следующему шагу, следует подтверд
ить каждый важный шаг в выводах несколькими различными способами. И нако
нец, никогда не безопасно полностью доверять нашим собственным суждени
ям в таких вопросах, так как у всех нас есть желания и опасения, который ок
азывают влияние на то, как мы думаем Ц и мы это не осознаём. Но, в отличие от
большинства людей, которые борются с предрассудками, Дрекслер много лет
смело и открыто выставлял эти идеи и перед наиболее консервативными ске
птиками и перед мечтателями, которые принимают желаемое за действитель
ное, среди серьезных научных сообществ, как например таковое, связанное
с Массачусетским технологическим Институтом. Он всегда внимательно сл
ушал то, что говорят другие, и иногда пересматривал соответственно свои
взгляды.
"Машины создания" начинаются с мысли, что то, что наши возможности что-либ
о делать зависят от того, что мы можем построить. Это ведет к осторожному а
нализу возможных способов складывать атомы. Далее Дрекслер задаётся во
просом: "Что мы могли бы строить с помощью таких складывающих атомы механ
измов?" Для примера, мы могли бы производить сборочные машины, по размеру н
амного меньшие даже живых клеток, и делать материалы более прочными и лё
гкими, чем любые имеющиеся на сегодня. А значит, лучшие космические кораб
ли. А значит, крошечные устройства, которые могут путешествовать по капи
ллярам, чтобы входить в них и восстанавливать живые клетки.
Следовательно, способность лечить болезнь, обращать вспять разрушител
ьное воздействие возраста, или сделать наши тела более быстрыми или боле
е сильными, чем прежде. И мы могли бы делать машины вплоть до размеров виру
сов, машины, которые будут работать со скоростями, которые никто из нас не
может ещё оценить. А затем, как только мы научимся это делать, мы смогли бы
собирать мириады таких крошечных частей в интеллектуальные машины, воз
можно основанные на использовании квинтильонов наноскопических парал
лельно работающих устройств, которые делают описания, сравнивают их с ра
нее записанными моделями, и затем используют результаты всех прошлых эк
спериментов. Таким образом эти новые технологии могли бы изменить не про
сто материалы и средства, которые мы используем, чтобы формировать нашу
физическую среду, но также и действия, которые мы были бы затем способны с
овершать внутри любого создаваемого нами вида мира.
Теперь, если вернуться к проблеме Артура С. Кларка предсказания на больш
ий срок, чем пятьдесят лет вперед, мы видим, что темы, к которым обращается
Дрекслер, похоже, затрудняет её решение. Ведь как только начнётся процес
с складывания из атомов, то "всего лишь пятьдесят лет" могли бы принести бо
льшее количество изменений, чем все, что случилось со времён средневеков
ья. Как мне кажется, несмотря на все, что мы слышим о современных технологи
ческих революциях, в действительности они не сделали таких больших пере
мен в нашей жизни, какие сделали революции первой половины столетия. Дей
ствительно ли телевидение изменило наш мир? Несомненно, меньше чем это с
делало радио, и даже меньше, чем это сделал телефон. Как насчёт самолетов?
Они просто уменьшили время путешествия с дней до часов Ц в то время как ж
елезная дорога и автомобиль уже сделали большие изменения, сократив это
время путешествия с недель до дней! Но "Машины создания" ставят нас на поро
г поистине значительных перемен; нанотехнология могла бы иметь большее
влияние на наше материальное существование, чем такие два последних бол
ьших изобретения этого рода Ц замена палок и камней металлом и цементом
и использование электричества. Точно так же мы можем сравнивать возможн
ое воздействие искусственного интеллекта на то, как мы думаем, и на то, как
мы могли бы начать думать о самих себе, только с двумя более ранними изобр
етениями: изобретением языка и письма.
Скоро мы будем вынуждены встать перед некоторыми из этих перспектив и вы
боров. Как нам следует с ними поступать? Книга "Машины создания" объясняет
, как эти новые альтернативы могли бы быть затронуть многое из того, что в
наибольшей степени заботит человечество: богатство и бедность, здоровь
е и болезни, мир и война. И Дрекслер предлагает не просто нейтральное пере
числение возможностей, но множество идей и предложений о том, как можно б
ыло начать их оценивать. "Машины создания" Ц пока что наилучшая попытка п
одготовить нас к размышлению на тему, куда мы можем придти, и следует ли пр
епятствовать созданию новых технологий.
МАРВИН МИНСКИ,
Donner профессор наук,
Массачусетский Технологический Институт

ЧАСТЬ ПЕРВАЯ. ОСНОВЫ ПРЕДВИ
ДЕНИЯ

Глава 1. МАШИНЫ СТРОИТЕЛЬСТВ
А

Конструирование белка … пред
ставляет первый существенный шаг к более общей возможности молекулярн
ого конструирования, которая позволила бы нам структурировать материю
атом за атомом.
КЕВИН АЛМЕР, директор по перс
пективным исследованиям корпорации Genex

УГОЛЬ И АЛМАЗЫ, песок и чипы компьютера, рак и здоровая ткань: на всём прот
яжении истории, вариации в упорядочении атомов различили дешевое от дра
гоценного, больное от здорового. Упорядоченные одним образом, атомы сост
авляют почву, воздух и воду; упорядоченные другим, они составляют спелую
землянику. Упорядоченные одним образом, они образуют дома и свежий возду
х; упорядоченные другим, они образуют золу и дым.
Наша способность упорядочивать атомы лежит в основе технологии. Мы ушли
далеко в своей способности упорядочивать атомы, от заточки кремня для на
конечников стрел обработки алюминия для космических кораблей. Мы горди
мся нашей технологией, с нашими лекарствами, спасающими жизнь, и настоль
ными компьютерами. Однако наши космические корабли всё ещё грубы, наши к
омпьютеры пока ещё глупые, а молекулы в наших тканях всё ещё постепенно п
риходят в беспорядок, вначале разрушая здоровье, а затем и саму жизнь. При
всех наших успехах в упорядочении атомов мы всё ещё используем примитив
ные методы упорядочения. При нашей имеющейся технологии мы всё ещё вынуж
дены манипулировать большими плохо управляемыми группами атомов.
Но законы природы дают много возможности для прогресса, и давление миров
ой конкуренции даже теперь толкает нас вперед. Хорошо это или плохо, но са
мое большое технологическое достижение в истории всё ещё нас ожидает вп
ереди.

Два Стиля Технологии

Наша современная технология основывается на древней традиции. Тридцат
ь тысяч лет назад обтёсывание камня было на тот день высокой технологией
. Наши предки брали камни, содержащие триллионы триллионов атомов и удал
яли слои, содержащие миллиарды триллионов атомов, чтобы сделать их них н
аконечники для стрел. Они делали прекрасную работу с мастерством, трудно
воспроизводимым сегодня. Также они делали рисунки на стенах пещер во Фра
нции распылением краски, используя свои руки и трафареты. Позже они дела
ли горшки обжиганием глины, потом Ц бронзу, обжигая породу. Они придавал
и бронзе форму, выковывая её. Они делали железо, потом сталь, и придавали и
м форму, нагревая, выковывая и снимая стружку.
Мы теперь готовим чистую керамику и более прочные стали, но мы все еще при
даём им форму с помощью выковывания, снятия стружки и т. п. Мы готовим чист
ый кремний, пилим их в пластины, и делать рисунок на поверхности, использу
я крошечные трафареты и пучки света. Мы вызываем(называем) изделия «чипа
ми» и мы считаем, что они удивительно малы, по крайней мере в сравнении с н
аконечниками стрел.
Наша микроэлектронная технология сумела загнать машины, столь же мощны
е как компьютеры размера комнаты в начале 1950-ых в несколько кремниевых чи
пов в карманном компьютере. Инженеры теперь делают устройства меньшие, ч
ем когда-либо, раскидывая группы атомов по поверхности кристалла так, чт
обы образовывались связи и компоненты в одну десятую толщины тончайшег
о волоса.
Эти микросхемы могут считаться маленькими в стандартах тесальщиков кр
емня, но каждый транзистор все еще содержит триллионы атомов, и так назыв
аемые «микрокомпьютеры» все еще видимы к невооружённому глазу. По станд
артам более новой, более мощной технологии они будут выглядеть гигантск
ими.
Древний стиль технологии, который можно проследить от чипов кремня до кр
емниевых чипов, обращается с атомами и молекулами большими совокупност
ями; назовём это балк-технологией (bulk Ц оптовый). Новая технология будет м
анипулировать индивидуальными атомами и молекулами под контролем и пр
ецизионно; назовём её молекулярной технологией. Она изменит наш мир в бо
льшем количестве областей, чем мы можем вообразить.
Микросхемы имеют части, измеряемые в микрометрах Ц то есть в миллионных
долях метра, но молекулы измеряются в нанометрах (в тысячу раз меньше). Мы
можем использовать термины «нанотехнология» и "молекулярная технологи
я" взаимозаменяемо для описания нового вида технологии. Разработчики но
вой технологии будут строить и наносхемы, и наномашины.

Молекулярная технология сег
одня

Одно из определений машины по словарю Ц "любая система, обычно из тверды
х частей, сформированных и связанных так, чтобы изменять, передавать, и на
правлять используемые силы определенным способом для достижения опред
еленной цели, такой как выполнение полезной работы." Молекулярные машины
подходят под это определение вполне хорошо.
Чтобы представить себе эти машины, нужно сначала дать наглядное предста
вление о молекулах. Мы можем изобразить атомы как бусинки, а молекулы как
группы бусинок, подобно детским бусам, соединённым кусочками нитки. На с
амом деле, химики иногда представляют молекулы наглядно, строя модели из
пластмассовых бусинок (некоторые из которых связаны в нескольких напра
влениях чем-то подобным спицам в наборе Tinkertoy). Атомы имеют круглую форму по
добно бусинам, и хотя молекулярные связи Ц не кусочки нитки, наша картин
ка как минимум даёт важное представление, что связи могут быть порваны и
восстановлены.
Если атом был бы размером маленького мраморного шарика, довольно сложна
я молекула была бы размером с кулак. Это даёт полезный мысленный образ, но
на самом деле атомы около 1/10.000 размера бактерии, а бактерия Ц около 1/10.000 разм
ера комара. (Ядро атома, однако, составляет около 1/100.000 размера самого атома;
разница между атомом и ядром Ц это разница между огнем и ядерной реакци
ей.)
Вещи вокруг нас действуют, как они действуют, из-за того, как ведут себя их
молекулы. Воздух не держит ни форму, ни объем, потому что молекулы двигают
ся свободно, сталкиваясь и отскакивая рикошетом в открытом пространств
е. Молекулы воды держатся вместе в процессе перемещения, поэтому вода со
храняет постоянный объём в процессе изменения своей формы. Медь сохраня
ет свою форму потому что её атомы связаны друг с другом в определённую ст
руктуру; мы можем согнуть её или ковать её, потому что её атомы скользят др
уг относительно друга, оставаясь при этом связанными вместе. Стекло разб
ивается, когда мы ударяем по нему молотком, потому что его атомы отделяют
ся друг от друга раньше, чем начинают скользить. Резина состоит из цепоче
к перекрученных молекул, подобно клубку веревок. Когда её растягивают и
отпускают, её молекулы распрямляются и сворачиваются опять. Эти простые
молекулярные схемы образуют пассивные вещества. Более сложные схемы об
разуют активные наномашины живых клеток.
Биохимики уже работают с этими машинами, которые в основном состоят из б
елка, основной строительный материал живых клеток. Эти молекулярные маш
ины имеют относительно немного атомов, и так что они имеют бугорчатую по
верхность, подобно объектам, сделанным склеиванием вместе горстки мрам
орных шариков. Также многие пары атомов связаны связями, которые могут с
гибаться и вращаться, поэтому белковые машины необычно гибки. Но подобно
всем машинам, они имеют части различной формы и размеров, которые выполн
яют полезную работу. Все машины используют группы атомов в качестве свои
х частей. Просто белковые машины используют очень маленькие группы.
Биохимики мечтают о проектировании и создании таких устройств, но есть т
рудности, которые ещё необходимо преодолеть. Инженеры используют лучи с
вета, чтобы наносить схемы на кремниевые чипы, но химики вынуждены испол
ьзовать намного более косвенные методы, чем этот. Когда они комбинируют
молекулы в различных последовательностях, у них есть только ограненный
контроль над тем, как молекулы соединяются. Когда биохимикам нужны сложн
ые молекулярные машины, они все еще должны заимствовать их из клеток. Одн
ако, продвинутые молекулярные машины в конечном счете позволят им строи
ть наносхемы или наномашины также просто и непосредственно, как сейчас и
нженеры строят микросхемы и моечные машины. После этого прогресс станет
впечатляюще стремительным.
Генные инженеры уже показывают путь. Обычно, когда химики делают молекул
ярные цепи, называемые «полимерами» Ц они сваливают молекулы в сосуд, г
де они в жидкости сталкиваются и связываются случайным образом. Появляю
щиеся в результате цепи имеют различные длины, а молекулы связываются бе
з какого-либо определённого порядка.
Но в современных машинах генного синтеза, генные инженеры строят более о
рганизованные полимеры Ц специфические молекулы ДНК, соединяя молеку
лы в определённом порядке. Эти молекулы Ц нуклеотиды ДНК (буквы генетич
еского алфавита) и генные инженеры не сваливают их все вместе. Вместо это
го они заставляют машины добавлять различные нуклеотиды в определённо
й последовательности, чтобы составить определённую фразу. Вначале они с
вязывают один тип нуклеотидов с концом цепи, потом они вымывают лишний м
атериал и добавляют химические вещества, чтобы подготовить конец цепи к
связыванию со следующим нуклеотидом. Они растят цепи, нанизывая нуклеот
иды по одному за раз в запрограммированном порядке. Они прицепляют самый
первый нуклеотид в каждой цепи к твёрдой поверхности, чтобы удержать це
пь от размывания химической средой, в которой она находится. Таким образ
ом, они заставляют большую неуклюжую машину собирать определённые моле
кулярные структуры из частей, которые в сотни миллионов раз меньше, чем о
на сама.
Но этот слепой процесс сборки случайно пропускает в некоторых цепях нук
леотиды. Вероятность ошибок растет, поскольку цепи становятся более дли
нными. Подобно рабочим, откладывающим в сторону плохие части перед сборк
ой автомобиля, генные инженеры уменьшают ошибки, отбраковывая плохие це
пи. Далее, чтобы соединить эти короткие цепи в работающие гены (обычно дли
ной в тысячи нуклеотидов), они обращаются к молекулярным машинам, имеющи
мся в бактериях.
Эти белковые машины, называемые ферментами ограничения, интерпретирую
т некоторые последовательности ДНК как "резать здесь." Они считывают эти
участки гена контактно, прилипая к ним, и они разрезают цепь, меняя порядо
к нескольких атомов. Другие ферменты соединяют части вместе, «читая» соо
тветствующие части как "склеить здесь", аналогично «читают» цепи выбороч
ным прилипанием и соединяют их, изменяя порядок нескольких атомов. Испол
ьзуя генные машины для чтения, а ферменты ограничения для разрезания и с
клеивания, генные инженеры могут написать и отредактировать любую фраз
у ДНК, которую захотят.
Но сама по себе ДНК довольно бесполезная молекула. Она ни прочтена как Kevlar,
ни обладает цветом как красители, ни активна подобно ферменту, все же она
имеет кое-что, что промышленность готова тратить миллионы долларов, что
бы это использовать: способность направить молекулярные машины, называ
емые рибосомами. В клетках молекулярные машины вначале производят тран
скрипцию ДНК, копируя информацию с неё на «ленты» РНК. Далее, подобно стар
ым машинам, управляемым цифровым кодом, записанным на ленте, рибосомы ст
роят белки, основываясь на инструкциях, хранящихся на нитках РНК. А уже бе
лки полезны.
Белки, подобно ДНК, походят на бугорчатые нити бусинок. Но в отличие от ДНК
, молекулы белка сворачиваются, чтобы образовывать маленькие объекты, сп
особные что-то делать. Некоторые Ц ферменты, машины, которые создают и ра
зрушают молекулы (а также копируют ДНК, расшифровывают их, и строят други
е белки в этом же жизненном цикле). Другие белки Ц гормоны, связывающиеся
с другими белками, чтобы давать сигналы клеткам изменять своё поведение
. Генные инженеры могут производить эти объекты с небольшими затратами н
аправляя дешёвые и эффективные молекулярные машины внутрь живых орган
измов для выполнения этой работы. В то время как инженеры, управляющие хи
мическим заводом должны работать с цистернами реагирующих химических
веществ (которые часто приводят атомы в беспорядок и выделяют вредные по
бочные продукты), инженеры, работающие с бактериями, могут заставлять их
абсорбировать химические вещества, аккуратно изменяя порядок атомов, и
сохранять продукт или высвобождать его в жидкость вокруг них.
Генные инженеры сейчас запрограммировали бактерии делать белки, от чел
овеческого гормона роста до ренина, фермента, используемый в создании сы
ра. Фармацевтическая компания Eli Lilly (Индианаполис) Ц сейчас продвигает на
рынок Хьюмулин, молекулы инсулина человека, произведённые бактериями.


Существующие белковые машин
ы

Эти гормоны белка и ферменты выборочно прилипают к другим молекулам. Фер
мент изменяет структуру цели, затем идёт дальше; гормон воздействует на
поведение цели только пока оба остаются связанными вместе. Ферменты и го
рмоны могут быть описаны в терминах механики, но их поведение лучше опис
ывается в химических терминах.
Но другие белки выполняют простые механические функции. Некоторые тяну
т и толкают, некоторые действуют как шнуры или распорки, и части некоторы
х молекул являются превосходными подпорками. Механизм мускула, наприме
р, имеют наборы белков, которые достигают, захватывают «веревку» (также с
деланную из белка), тащат её, потом отходят, чтобы захватить новую; во всех
случаях, когда вы двигаетесь, вы используете эти машины. Амёбы и человече
ские клетки двигаются и изменяют форму, используя волокна и палочки, кот
орые действуют как мускулы и кости молекул. Реверсивный, с изменяемой ск
оростью двигатель толкает бактерию в воде поворачивая пропеллеры форм
ы спирали. Если любитель бы мог построить миниатюрные автомобильчики во
круг такого двигателя, несколько миллиардов миллиардов помещались бы в
карман, а через ваш самый тонкий капилляр могла бы быть построена 150-полос
ная магистраль.
Простые молекулярные устройства комбинируются для формирования систе
мы, походящей на промышленные машины. В 1950-ых инженеры разрабатывали стан
ки, которые режут металл под контролем перфорированной бумажной ленты. П
олтора столетия ранее, Джозеф-Мэри Джакквард построил ткацкий станок, к
оторый ткал сложные рисунки под контролем последовательности перфорир
ованных карт. Однако более трёх миллиардов до Джаккварда, клетки разрабо
тали механизм рибосомы. Рибосомы доказали, что наномашины, построенные и
з белка и РНК, могут запрограммироваться на построение сложных молекул.

Теперь рассмотрим вирусы. Один вид, T4 phage, действует подобно шприцу с пружин
ой и напоминает что-то из промышленного каталога запчастей. Он может при
лепляться к бактерии, пробивать отверстие, и вводить вирусный ДНК (да, даж
е бактерии страдают заразными болезнями). Подобно всем организмам, эти в
ирусы существуют потому что они довольно стабильны и хорошо умеют делат
ь копии себя.
В клетках или нет, наномашины подчиняются универсальным законам природ
ы. Обычные химические связи держат их атомы вместе, и обычные химические
реакции (управляемые другими наномашинами) их собирают. Молекулы белка м
огут даже соединяться для образования машин без специальной помощи, дви
жимые только тепловым возбуждением и химическими силами. Перемешивая в
ирусные белки (и ДНК, которые они обслуживают) в испытательной пробирке, м
олекулярные биологи собирали работающие вирусу T4. Это умение удивительн
о: представьте себе, что вы складываете части автомобиля в большую короб
ку, встряхиваете её и, когда заглядываете внутрь, обнаруживаете там собр
анный автомобиль! Однако этот вирус Т4 Ц только один из многих самособир
ающихся структур. Молекулярные биологи разобрали механизм рибосомы на
пятьдесят отдельных белков и молекул РНК, и потом поместили их в испытат
ельную пробирку и они образоавли работающую рибосому снова.
Чтобы видеть, как это случается, вообразите различные цепи белков T4, плава
ющие в воде. Каждый вид белка сворачивается и образует кусок со специфич
ескими для него выпуклостями и впадинами, покрытый характерными набора
ми из молекул жира, воды и электрическим зарядом. Представьте их себе гул
яющими свободно и поворачивающими, толкаясь от температурных вибраций
окружающих молекул воды. Время от времени их пары ударяются, потом расхо
дятся. Иногда, хотя пара соударяется так, что выпуклости одного подходят
под впадины другого и клейкие участки соответствуют друг другу; тогда он
и притягиваются друг к другу и прилипают. Таким образом белок добавляетс
я к другому белку и образует части вируса, а части собираются и образуют ц
елое.
Инженеры по белкам не будут нуждаться в наноманипуляторах и нанорычага
х, чтобы собирать сложные наномашины. Однако, крошечные манипуляторы буд
ут полезны, и они будут построены. Точно также, как сегодняшние инженеры с
троят такие сложные машины как рояли и манипуляторы робота из обычных мо
торов, подшипников и движущихся частей, завтрашние биохимики будут спос
обны использовать молекулы белка как двигатели, подшипники и движущиес
я части, чтобы строить манипуляторы роботов, которые сами будут способны
манипулировать отдельными молекулами.

Конструирование с помощью б
елка

Насколько далека от нас такая способность? Некоторые шаги уже сделаны, н
о остаётся ещё много работы. Биохимики уже нанесли на карту структуры мн
огих белков. С помощью механизмов гена, дающими возможность записывать л
енты ДНК, они могут направить клетки на строительство любого белка, они м
огут разработоать цепи, которые сворачиваться в белки нужной формы и с т
ребуемыми функциями. Силы, которые сворачивают белки слабы, а число возм
ожных способов, которыми белок может свернуться Ц астрономическое, поэ
тому разработка больших белков с самого начала непросто.
Силы, которые удерживают белки вместе, чтобы образовать сложные машины
Ц те же самые, которые вначале сворачивают цепи белков. Отличающиеся фо
рмы и виды прилипания аминокислот Ц бугорчатые молекулярные «бусинки
», формирующие цепи белков, заставляют каждую цепь белка сворачиваться о
собым образом и образовывать объект определённой формы. Биохимики изуч
или правила, которые дают поняти о том, как цепочка аминокислот может сво
рачиваться, но эти правила не очень твёрдые. Попытка предсказать как цеп
ь будет сворачиваться подобна попытке разгадать кроссворд, но кроссвор
д без пропечатанной формы, которая бы позволяла определить, правилен ли
ответ, и с частями, которые могут соответствовать друг другу почти также
хорошо (или плохо) многими различными способами, но все кроме одного из ни
х Ц неправильные. Неправильное начало может занять большую часть време
ни жизни, а правильный ответ так и не будет распознан. Биохимики, использу
я лучшие компьютерные программы, имеющиеся на сегодняшний день, всё же н
е могут предсказывать, как длинный естественный белок будет на самом дел
е сворачиваться, и некоторые из них уже отчаялись научиться разрабатыва
ть молекулы белка в ближайшем будущем.
Однако большинство биохимиков работает как ученые, а не как инженеры. Он
и работают возможностью предсказывать, как будут сворачиваться естест
венные белки, а не над проектированием белков, которые будут предсказуем
о сворачиваться. Эти задачи могут выглядеть подобными, но они очень отли
чаются: первое Ц научная задача, вторая Ц конструкторская. Почему есте
ственные белки сворачиваются таким образом, который учёные находят лёг
ким для предсказания? Всё что природа требует Ц это чтобы они на самом де
ле сворачивались правильно, а не чтобы они сворачивалсь способом, очевид
ным для людей.

Машины создания - Дрекслер Эрик => читать онлайн электронную книгу дальше


Было бы хорошо, чтобы книга Машины создания автора Дрекслер Эрик дала бы вам то, что вы хотите!
Отзывы и коментарии к книге Машины создания у нас на сайте не предусмотрены. Если так и окажется, тогда вы можете порекомендовать эту книгу Машины создания своим друзьям, проставив гиперссылку на данную страницу с книгой: Дрекслер Эрик - Машины создания.
Если после завершения чтения книги Машины создания вы захотите почитать и другие книги Дрекслер Эрик, тогда зайдите на страницу писателя Дрекслер Эрик - возможно там есть книги, которые вас заинтересуют. Если вы хотите узнать больше о книге Машины создания, то воспользуйтесь поисковой системой или же зайдите в Википедию.
Биографии автора Дрекслер Эрик, написавшего книгу Машины создания, к сожалению, на данном сайте нет. Ключевые слова страницы: Машины создания; Дрекслер Эрик, скачать, бесплатно, читать, книга, электронная, онлайн
 decanter.ru/product/grants-sherry-cask-finish-8-years-id108525