Evolucija u nanosvijetu

U cijelom svijetu je znanstvenicima iz Karlsruhe-a i Stuttgarta po prvi put uspjelo da direktno promatraju molekule prilikom samostalne organizacije
Spontani nastanak reda od slučajnih mješavina neživih, uglavnom molekularnih gradivnih elemenata predstavlja ključni korak u evoluciji bioloških materijala. Ta samostalna organizacija materije se kontrolira od strane specifičnih svojstava molekula malih samo nekoliko nanometara (1 nanometar = 1 milijarditi dio metra).

U „komunikaciji“ molekula ta svojstva djeluju kao elementarni algoritmi koji se, slično kao u kompjuterskom programu, mogu očitati. „Sposobnost molekula da se preko ključnih procesa slože u visoko organizirane strukture kao što su aktivna selekcija, samospoznaja, ispravljanje grešaka, jeste temeljni uvjet za tvorbu molekularnih sustava do bioloških organizama kao što su stanice ili membrane“, kaže Klaus Kern, direktor odjela za nanoznanost na institutu Max Planck za ispitivanje čvrstih tijela u Stuttgartu.

Grupa oko Klausa Kerna je smjestila molekule na površinu čistog bakra i zagrijala mješavinu da bi osigurala pokretljivost gradivnog materijala. „Pokretljivost molekule ima tu prednost da molekularni poredak nano-veličine možemo direktno vidjeti uz pomoć najmodernijeg mikroskopskog postupka“, objasnio je poredak pokusa Alexander Langner sa instituta Max Planck. Dobivanje tako sitnih poredaka koji su djelimično 50 000 puta manji od dlake, nije jednostavan zadatak: „Konvencionalnim postupkom bi spravljanje ovoga bilo izvanredno skupo i zahtjevno“, kaže njegov kolega Steven Tait. „Naša strategija se sastoji u tome da koristimo gradivni materijal koji smo mi ‚isprogramirali’ i koji se potom u vlastitoj režiji složi u željene strukture.“

Za planiranje ovog procesa samostalne organizacije je bila odgovorna grupa znanstvenika iz Karlsruhe-a oko Maria Rubena, voditelja skupine na institutu za nanotehnologiju centra za ispitivanje, Karlsruhe. Ciljanim dizajnom su „programirali“ molekule sa informacijama koje će se koristiti u procesu samostalne organizacije. „Ciljani red kaotične mješavine molekula koja sama sebe organizuje uspjeva samo“, kaže Mario Ruben, “ako su ugrađeni programi u molekuli pažljivo umetnuti i iznad toga dovoljno robusni da pokrenu mehanizme samostalne selekcije, samospoznaje i aktivnog ispravljanja grešaka.“ U studiji isproban i iz prirode preuzet dizajn molekula nam daje važne impulse za razumjevanje biološke evolucije. Osim toga nam otvara obećavajuće mogućnosti isprogramirane manipulacije materijom na molekularnoj osnovi zajedno sa dobivenom smjesom sasvim novih materijala i komponenata.