今天,我们实在需要科普扫盲与去伪存真。
DNA制动器或分子发电机,名字够酷的,“为活的生物有机体和计算机建立联系”,这句话听着也挺神秘。记者在地铁二号线陆家嘴站随机采访,大部分人是一头雾水,但有些科幻小说看多了兼想像力丰富的人,一听到这个消息,一下子就联想到什么“人工智能”,“机器人统治人类”,对这个东西的前景,既兴奋又忧虑……“《黑客帝国》那部电影里,机器不是都不用电了吗?直接把人吊起来,后脑插根管子,一头联到电脑上,人给机器提供能量,这不就等于DNA发电吗?你说的那个东西是不是这样呀?”有个二十几岁的小伙子最有想像力,还别说,听着确实挺有道理。
“可以理解为生物直接提供动能,不过,这是在纳米也就是十亿分之一米级别的微观尺度上,平常意义的计算机是属于宏观尺度的,跟它搭不上界,更别说什么‘人工智能’了,就更风马牛不相及。”曾在美国宇航局长期担任纳米技术中心主任的韩杰博士说,这项研究属于生物纳米技术前沿,英国朴次茅斯大学是所名不见经传的二流学校,但却是这方面的佼佼者。他们所造出来的那个“DNA制动器或分子发电机”,一般叫作分子马达。说它是“史无前例”纯属耸人听闻,早在2000年,贝尔实验室和牛津大学的研究者就已经成功开发了。
分子马达的制造,来源于现代科学对生命运动的认识。花是如何绽放的?人是如何跑动的?吃下去的食物又怎样化为机械运动所需的机械能?早在1944年,量子力学奠基人薛定谔在《生命是什么》一书中,就提出了生命运动是由分子机器来实现的假想。但直到最近十年,科学家才撩开这个机制的部分面纱:生物体内存在着天然的分子马达,通常是酶蛋白大分子。它们的运动与ATP水解发生偶联,ATP储藏的化学能就直接转化成了机械能。ATP是什么?学过高中生物的人都知道,ATP的中文名叫三磷酸腺苷,它是生物体内的储能物质。像人体内ATP的总量大约有0.1摩尔,其中的能量跑个100米就全用完了,如果还要跑,就必须由血糖在无氧状态下,迅速合成新的ATP提供能量。
无论是百米赛跑,还是DNA复制,生物体的一切定向运动都可以归因为分子马达的运动。“依靠先进的光钳技术,我们可以观察到分子马达的运动方式,不同类别分子马达的运动不一样,有的长了两条‘腿’,跟人一样迈步走,有的分成定子和转子,转子绕着定子做旋转运动。”上海交通大学机电设计与自动化研究所所长、博士生导师王石刚教授说。
发现分子马达的存在后,科学家马上想到:应该控制它,让它动就动,不动就不动。复旦大学先进材料实验室的副教授易涛告诉记者,现在常用的方式有三种:化学驱动、光驱动和电驱动。朴次茅斯大学造的那个,是电驱动的,易涛自己则是研究光驱动分子马达的,“方向不同,但殊途同归。”
那么,由人类控制的分子马达究竟又有何用?于是有了一个很诱人的前景:打造纳米机器人。