|
محاولة بناء المصانع والحاسبات الآلية بالحامض النووي DNA
|
كأن خريطة الحياة ليست مزدحمة بالشكل الكافي, حتى إن باحثي التقنية النانومترية أصبحوا يضعون الحامض النووي DNA في أجهزة ميكانيكية دقيقة ونماذج لأجهزة خاصة بالدوائر الكهربية.
تشمل آخر بناءات الحامض النووي DNA أنماطا ميكروسكوبية, آلات دقيقة, وخطوط إنتاج جزيئية، وعلى الرغم من أنها ما زالت رهينة التجارب المخبرية, إلا أن تقنية النانو للحامض النووي DNA nanotech هي مجال سريع النمو والازدهار.
وكان أول من رأى واكتشف مميزات الحامض النووي DNA بعيدا عن علوم الأحياء العالم نايمان سيمان, العالم الكيميائي بجامعة نيويورك, ومنذ أكثر من عشرين عاما بدأ تخيل كيفية هندسة وتشكيل التركيبة الجينية الحامض النووي لتنفيذ مهمات كثيرة مفيدة.
يقول سيمان (بناءات الحامض النووي والأفعال المتبادلة لجزيئاتها من السهل برمجتها بالتسلسل, ولهذا فهي فريدة من نوعها).
وبما أن الطبيعة تفهم أكثر تفاعلات الجزيئات, فإن في الحامض النووي DNA شفرة داخلية يستطيع العلماء إعادة تشكيلها من أجل ربط جزيئات معينة ببعضها.
والهدف من هذا التشكيل في الحامض النووي هو انشاء مصانع ميكروسكوبية تنتج جزيئات حسب الطلب, كما تنتج أيضاً مكونات إلكترونية أصغر عشر مرات من الأحجام المعروفة.
قال سيمان: نحن نسعى إلى إنشاء الصناعات الدقيقة جداً (نانومترية) وسيحدث هذا قريبا.
الغراء الذكي
تتكون الضفيرة الواحدة من الحامض النووي DNA من سلسة من الكميائيات الأساسية وهي: (أدنين adenine (A, (ثايماينthymine (T, (سايتوساين cytosine (c, (جواناين guanine (G, وكل مخلوق خلقه الله سبحانه وتعالى في هذه الدنيا بداخلة تركيبة وشفرة جينية مختلفة تتكون من هذه الأحرف.
ويمكن أن يتم ربط ضفيرتين لينتج عنهما الحلزون الثنائي الشهير الذي اكتشفه كريك وواتسون عام 1953, ولكن هذا الترتيب شديد الخلط ممكن أن يحدث فقط لو تطابقت كل أساسيات الضفيرتين, حتى يتم ربط جزيئات A مع T ويتم ربط C مع G.
ويستخدم العلماء اللاصق المختار لبناء ماكينات الحامض النووي DNA والتحكم فيها. ويشرح توماس ليبيان من جامعة دوك فيقول: (الروابط مثل الغراء اللاصق الذي يعرف ما هي الأجزاء التي تتطابق مع بعضها).
وكان ليبيان وآخرون قد قاموا بتصميم بناء به العديد من قطع الحامض النووي DNA, ويقوم برنامج الكمبيوتر باستخلاص الشفرة للضفائر المختلفة, ثم يتم توليفهم باستخدام أساليب بيولوجية ثابتة. ويتم خلطهم في محلول مائي التركيب, حيث تترابط القطع ذات الشفرات المتطابقة لتشكل نسخ عديدة من البناء المطلوب.
نانو روبوت
وإلى جانب التحكم في الأشكال المنتجة يستطيع الباحثون استخدام ملحقات حامض نووي DNA معينة لتحريك جزيئات DNA أخرى. وكان أول عرض لهذا الموضوع عام 2000 عندما قامت مجموعة من لوسنت للتكنولوجيا في نيوجيرسي بتصنيع جزيء DNA قصير على شكل V وأدت دور ملقاط جزيئات. ويستطيع الباحثون غلق الملقاط عن طريق خلطه بجزيء DNA آخر يسمى (الضفيرة المجهزة) عن طريق وضع عدة نسخ من الجزيء في محلول, والتي تربط طرفين ال V وتقوم بإغلاقهم. ولإعادة فتح تلك الأطراف أعد الباحثون (الضفيرة غير المجهزة) التي يتم ربطها بالضفيرة المجهزة ويتم سحبها عن الملقاط.
وقد قام سيمان ورفاقه عام 2004 بعمل جزيء حامض نووي ثنائي الأقدام يمكنه السير عن طريق استخدام حركة مشابهة متناسقة. وقد تم تثبيت الأقدام لأرضية الحامض النووي عن طريق ضفائر مجهزة. تقدم الجزيء الثنائي خطوة للأمام عندما قامت المجموعة بتقديم الضفائر غير المجهزة التي حررت قدما واحدة في المرة.
خط الإنتاج
قام سيمان وزملاؤه مؤخراً بوضع روبوتات الDNA ليعملوا معا في صف خط انتاج ذاتي، ويقوم الجهاز المركب بالتقاط سلاسل جزيئات متعددة (مكثورات), من المحلول وصهرهم معاً، وبالتحكم في وضع النانو بوت يستطيع الباحثون من تحديد ترتيب المكثورات التي تم الانتهاء منها.
ويأمل سيمان أن خط الانتاج الدقيق هذا يمكن أن يمتد ليصبح نانو مصانع تستطيع تركيب مجموعات من المكثورات معا بتوازي، أما التحدي الأكبر الآن فهو التحول من بناء الصفوف ثنائية الأبعاد الى ثلاثية الأبعاد، وسيسمح البعد المضاف بتصنيع جزيئات زيادة ودوائر كهربية أكثر كثافة.
ويقول ليبيان, في المستقبل يمكن أن يتم حقن كميات من الماكينات الأتوماتيكية الى الجسم سواء أن تقوم بدور مجسات ثنائية أو كأجهزة توصيل الدواء التي تهدف أماكن معينة بالجسد مثل الأورام أو تجلطات الدم.
وبالرغم من أن تطبيق تلك النظريات قد يكون بعد عدة سنوات, إلا أن التقدم في نانو تكنولوجيا الحامض النووي ويقول سيمان:
(أصبح سريعاً جداً بسبب وجود حوالي عشرين مجموعة تقوم بما كنت أقوم به وحدي).
.....
الرجوع
.....
|
|
|
|
