Еще один вариант проектирования молекулярных машин уже довольно близок к тому, о чем мечтал Дрекслер. Речь идет о совсем молодой научной дисциплине — о синтетической биологии (см. «З—С», 11/07). В основе ее лежит следующий принцип: любые микроорганизмы можно рассматривать как грандиозные комплексы наномашин. Эти машины доказывают свою эффективность на протяжении уже почти четырех миллиардов лет. Так почему бы не населить микромир искусственными объектами, созданными по образцам, которые запатентовала сама жизнь?
Специалисты по синтетической биологии меняют последовательность генов отдельных бактерий, благодаря чему те начинают синтезировать протеины, не предусмотренные в природе. Биологи в данном случае поступают, как радиолюбители, которые, купив в магазине какие-нибудь резисторы, транзисторы, тумблеры, собирают из них свои модели, более или менее отличающиеся от стандартных аппаратов. Вот так из отдельных биологических элементов можно конструировать уникальные микроорганизмы, которые будут заниматься обработкой информации, изготовлением наноматериалов или медицинской диагностикой, например, поиском злокачественных клеток.
Одна из лучших машин, созданных природой, — рибосома. Она занимается считыванием «инструкций» по сборке различных протеинов (они записаны в генетическом коде), а также самой сборкой. Можно запретить или, наоборот, разрешить рибосоме считывать тот или иной ген, а для этого ввести в клетку переключатель, составленный, например, из отдельных ветвей РНК. По идее, подобные тумблеры могли бы препятствовать развитию рака, автоматически переключаясь, как только будут замечены молекулы, характерные для злокачественных клеток. Тогда стихает всякая активность генов, и здоровая клетка не перерождается в опухолевую.
«Эволюции потребовались миллиарды лет, чтобы совершить путь от самых крохотных структур до таких макроскопических систем, как человек. Ученые всего за несколько десятков лет вернулись назад, к самым крохотным частицам вещества», — так выглядят последние тенденции в мировой науке. В конце этого пути нас ждут наномашины, которые примутся работать среди атомов и молекул, — машины, без которых нам отныне не обойтись. Все это возможно!
Успехи ученых и инженеров, проводящих опыты с наноструктурами, неоспоримы. Осваивая окружающее нас пространство, мы не только выбрались в космическую даль и заглянули за миллиарды световых лет от Земли, но и сумели проникнуть туда, где держат свой путь атомы, и с помощью наших приборов начали манипулировать ими. Предел пока не достигнут. «Как много места там внизу!» — все так же, как и полвека назад, восклицают ученые, приглашая нас проникнуть в загадочный наномир — туда, где даже микроны кажутся дистанциями огромного размера.
Рафаил Нудельман
Фантастическая практичность
Слово «нанотехнология» на устах у всех. И не случайно. Во-первых, оно поражает воображение: нано — это миллиардная доля метра, и тем не менее сегодняшняя наука уже в силах заглянуть в эти глубины и даже указать реальные пути к использованию открывающихся там возможностей. А возможности воистину фантастические — и это вторая причина популярности нанотехнологии. Достаточно сказать, что она в принципе делает возможным, например, создание метаматериалов, обеспечивающих полную невидимость любых предметов, или квантовых компьютеров, способных работать, как полагают специалисты, с неслыханной доселе скоростью и мощностью, или тех углеродных нанотрубок, из которых можно будет сплести, как уже сейчас стараются, сверхпрочный канат для космического лифта с Земли до Луны.
Я чувствую, однако, что некоторые нетерпеливые читатели сетуют: мол, чем громоздить кучу всех этих звонких и непонятных слов во славу нанотехнологии, лучше б на каком-нибудь, желательно простом, примере конкретно показать, каким образом упомянутое содружество науки и техники делает реальными все эти фантастические наночудеса. Так вот именно это я и намерен сделать на конкретном примере того открытия, за которое двум выдающимся ученым, Альберту Ферту из Франции и Петеру Грюнбергу из Германии, была присуждена Нобелевская премия по физике за 2007 год[* Краткое сообщение об этом появилось еще в «З-С» № 1 за этот год.].
Это открытие имеет прямое отношение к заявленной здесь теме, о чем авторитетно свидетельствует хотя бы решение Нобелевского комитета, где прямо говорится, что работа Ферта и Грюнберга привела к таким техническим результатам, которые «могут рассматриваться как одно из первых крупных достижений нанотехнологии». И в то же время это открытие как раз таково, что его фантастичность, с одной стороны, и величайшее практическое значение, с другой, сразу понятны всем, даже без долгих разъяснений. Ибо речь идет об открытии эффекта, сделавшего возможным создание тех жестких дисков емкостью в терабайты (тысячи гигабайтов), на которых работают все современные компьютеры. Думается, к этому ничего больше добавлять не надо. Понимающему — достаточно. Sapienti — sat.