lauantai 12. tammikuuta 2013

Keinotekoinen molekyylikone jäljittelee luonnon molekyylikoneita


Manchesterin yliopistossa on kehitetty erittäin monimutkainen molekyylien rakennuskone, joka jäljittelee luonnossa eli solussa tapahtuvaa molekyylien (proteiinien) valmistusta. Asiasta kertova  raportti on julkaistu Science-tiedelehdessä.

Professori David Leigh FRS on yhdessä tutkimusryhmänsä kanssa kehittänyt maailman edistyneimmän molekyylikoneen lajissaan. Professori Leigh kertoo: "Tämän synteettisiä molekyylejä valmistavan ja itsekin molekyyleistä koostuvan koneen kehittäminen on verrattavissa autotehtaan robottilinjaan. Tällaiset koneet voivat lisätä molekyylien valmistusmenetelmien kustannustehokkuutta. Tästä voi olla hyötyä monien eri tuotteiden valmistuksessa, koska useiden tuotteiden valmistus alkaa molekyylitasolta. Esimerkiksi tällä hetkellä me olemme muokkaamassa konettamme lääkeaineiden, kuten penisilliinin valmistamiseen sopivaksi."

Molekyylikone on vain muutaman nanometrin mittainen ja sen voi nähdä vain mikroskoopilla. Luonnon omat monimutkaiset molekyylikoneet, jotka DNA:n informaation perusteella kokoavat tietyssä järjestyksessä osista koostuvia molekyylejä, ovat inspiroineet suunnittelijoiden luomistyötä. Hämmästyttävin näistä luonnon molekyylikoneista on ribosomi - jokaisessa solussa oleva massiivinen molekyylikone.

Professori Leigh'n koneen rakenne perustuu ribosomiin. Se koostuu molekyylivartta pitkin liikkuvasta renkaasta, joka poimii matkan varrelta rakennuspalikoita ja kokoaa niistä tietyssä järjestyksessä uuden  molekyylin.

Ensiksi rengas pujotetaan varteen kokoonpanoa ohjaavien kupari-ionien avulla. Sitten "reaktiivinen käsivarsi" kiinnitetään renkaaseen ja se alkaa toimia. Rengas kulkee vartta pitkin edestakaisin, kunnes se törmää varressa olevaan molekyyliryhmään. Käsivarsi irrottaa molekyyliryhmän ja siirtää sen toiseen paikkaan koneessa, jolloin käsivarsi on taas toimintavalmis ja rengas pääsee liikkumaan, kunnes se kohtaa varressa uuden rakennuspalikan. Tämä irrotetaan vuorostaan ja liitetään koottavaan rakenteeseen. Kun kaikki rakennuspalikat on irrotettu varresta, rengas irtoaa siitä ja uuden molekyylin synteesi on päättynyt.

Professori Leigh kertoo, että tämän hetkinen prototyyppi on vielä kaukana ribosomin tehokkuudesta: "Ribosomi kykenee liittämään 20 rakennuspalikkaa(aminohappoa) sekunnissa. (Proteiinit voivat koostua sadoista aminohapoista). Tähän mennessä meidän koneemme on liittänyt vain 4 palikkaa yhteen ja siltä kuluu 12 tuntia yhden palikan liittämiseen. Mutta käyttämällä rinnakkaisia koneita, tehokkuutta voidaan lisätä. Jo nyt me käytämme miljoonia tällaisia koneita samanaikaisesti molekyylien valmistamiseen."

"Seuraavassa vaiheessa on tarkoitus käyttää koneita, joilla voidaan valmistaa useista palikoista koostuvia kehittyneitä molekyylejä. Sillä olisi mahdollista valmistaa täysin uuden tyyppisiä molekyylejä, joita ei tavata edes luonnossa. Tämä on hyvin jännittävä tulevaisuuden näkymä," professori Leigh jatkaa.

Luontoa jäljittelemällä tutkijat ovat onnistuneet valmistaan "erittäin monimutkaisen molekyylikoneen", joka tosin suorituskyvyssä jää kauaksi jälkeen luonnon molekyylikoneesta. Tämä kalpea jäljitelmä on syntynyt älykkään suunnittelun tuloksena, mutta alkuperäisen uskotaan syntyneen sattumaan perustuvan kehitysprosessin tuloksena.

Tutkijat vertaavat luomaansa molekyylikonetta autotehtaan robottilinjaan, joka on myös älykkään suunnittelun tulos. Koska keinotekoisen molekyylikoneen esikuvana on luonnon oma molekyylikone, niin on perusteltua verrata myös sitä autotehtaan robottilinjaan.

Kehitysoppiin uskovat ovat varsin kykenemättömiä havaitsemaan luonnossa viitteitä älykkäästä suunnittelusta. Nyt kun keinotekoiset molekyylikoneet alkavat jossain määrin muistuttaa luonnon molekyylikoneita, niin olisi ihan mielenkiintoista tietää, kuinka kehitysoppiin uskovat neuvoisivat asiasta tietämätöntä erottamaan älykkään suunnittelun tuotteet sattuman tuotteista, pelkän rakenteen perusteella.



Lähteet:

http://www.alphagalileo.org/ViewItem.aspx?ItemId=127393&CultureCode=en

http://www.sciencedaily.com/releases/2013/01/130110142121.htm

Ei kommentteja:

Lähetä kommentti