МОСКВА, 12 окт - РИА Новости. Американские химики создали саморазмножающийся материал из молекул ДНК, который по своей структуре похож на картинку-паззл - его отдельные элементы-молекулы соединяются с другими только при совпадении молекулярных выступов и отверстий на их поверхности, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.
Машины, способные создавать себе подобных из набора базовых деталей или даже молекул, привлекают внимание многих инженеров и ученых с середины XX века. Считается, что подобные устройства и материалы помогут значительно снизить издержки производства и направлять в космос долговременные миссии, способные обеспечивать себя оборудованием и расходными материалами.
Группа ученых под руководством Пола Чайкина (Paul Chaikin) из Нью-Йоркского университета (США) использовала в качестве основы для своего материала нуклеотиды, то есть отдельные "кирпичики" - основания, из которых состоит ДНК.
В отличие от двойной спирали ДНК, единичный элемент "паззла" BTX состоит из трех параллельных цепочек нуклеотидов длиной в семь оснований, которые соединены друг с другом одним перпендикулярным им фрагментом спирали. На внешней поверхности этих спиралей расположены химические ключи, которые управляют тем, какие молекулы могут присоединиться к данному участку BTX.
Такие фрагменты могут объединяться по своей длинной оси в более протяженные цепочки, благодаря чему количество уникальных деталей "паззла" в теории ограничено лишь фантазией и техническими возможностями "сборщика".
Чайкин и его коллеги использовали свое изобретение для создания "паззла" из двух деталей A и B, а также их "двойников" A' и B'. Эти фрагменты состоят из двух молекул BTX, на концах которых расположены молекулы выступы и подходящие к ним отверстия.
Затем ученые подготовили вещество-инициатор, которое запускает процесс сборки, и добавили его в пробирку с набором цепочек из нуклеотидов.
Сначала одиночные спирали образовали молекулы-"кирпичики" BTX, которые объединились в фрагменты А и В. На следующем этапе отдельные детали "склеились" друг с другом, в соответствии с типом выступов и отверстий. Первый кусочек "паззла" присоединился к свободному концу вещества-инициатора, и так шаг за шагом формировался молекулярный "рисунок".
Химики использовали полученные цепочки в качестве образца для сборки аналогичных "дочерних" молекул из половинок A' и B'.
На этот раз все кусочки "паззла" были одинаковыми по форме, и любые молекулы могли соединиться друг с другом без каких-либо ограничений. С другой стороны, по бокам половинок A' и B' находились другие выступы, которые могли присоединяться к отверстиям на молекулах А и В на "материнской" цепочке.
Ученые разделили копии "паззлов", нагрев емкость до температуры разрыва относительно непрочных водородных связей, которые соединяли эти цепочки. Они выделили из этой смеси "дочерние" молекулы и оценили качество их "копирования" - около 70% этих цепочек идеально повторяли структуру материнской молекулы.
Затем Чайкин и его коллеги повторили эту операцию, и получили следующее поколение - "правнуков" - оригинального "паззла". Точность копирования заметно ухудшилась - лишь 31% "потомков" полностью повторяли устройство молекулы-"бабушки".
Авторы статьи полагают, что улучшение химических свойств их "паззла" позволит избавиться от необходимости нагревать продукт после каждой процедуры копирования, что поможет создать реальные саморазмножающиеся системы, работающие без участия человека.
