Srbin tvorac sićušnog robota

Nevidljiv jeste, onaj na kojeg ste odmah pomislili nije, a opet je u sve umešan Srbin? Šta bi to moglo da bude?

Nezgrapno mileći u svetu ljudskom oku nedostupnom, molekulski robot je nedavno zakoračio prve korake. Polagano se pomerao napred, skretao levo i desno i zaustavljao na nesvakidašnjem zatvaraču ili rajsferšlusu. Duž dvostruke zavojnice dezoksiribonukeinske kiseline (DNK)!

Dakle, nanoroboti koji oponašaju proteinske motore u ljudskom organizmu kucaju na naša vrata.

Zamislio ga je i sastavio naučnik srpskog roda Milan Stojanović, jedan od najpriznatijih u DNK računarstvu u svetu, sada vanredni profesor na Univerzitetu Kolumbija (SAD). Opisan u skorašnjem broju uglednog časopisa „Nejčer”, najviše liči na pauka, jedva četiri milionita delića milimetra velikog, koji se jedino može opaziti pod mikroskopskim uvećalom.

Neobičan insekt, čak 100.000 puta tanji od ljudske vlasi, prelazio je pre zaustavljanja putanju od sto milionitih delića milimetara (sto nanometara) u 50 koračaja. Toliko je, naime, bila dugačka stazica kojom je gamizao. Ali to nije konačna razdaljina: pomenuti sićušni četvoronožac u stanju je da prevali nekoliko hiljada koraka.

Da li je to prvi vojnik buduće armije „nevidljivih iscelitelja” koji se, zavisno od zadatka, sami sklapaju i preoblikuju mileći čovekovim telom, uklanjajući oštećenja i dostavljajući lekarije u samo žarište oboljenja?

Ljudi suvišni

U najkraćem objašnjeno, DNK je poruka (ili nasledni kôd), ispisana abecedom od četiri slova ili četiri baze (A-adenin, C-citozin, G-guanin i T-timin), čije su reči uvek sastavljene od ukupno tri slova. Svaku bazu čine atomi ugljenika (C), vodonika (H), azota (N) i kiseonika (O), uspostavljajući među sobom slabe veze prema neizmenjenom i nezamenjivom obrascu: adenin-timin, timin-adenin, citozin-guanin, guanin-citozin. Stručnim jezikom: komplementarno (dopunjujuće) sparivanje (A i T, C i G).

Dve niti u obliku končića spajaju se prema narečenom načelu biohemijskog privlačenja (ili odbijanja) i uvijaju jedna oko druge obrazujući dvostruku pletenicu. Kada je razdvojite (rastvorite nesvakidašnji zatvarač ili rajsferšlus), DNK robotići započnu pomeranje uzduž zubaca od slova povinujući se istom temeljnom zakonu prirode. I to se, upravo, dogodilo.

Dobro znani protein, streptavidin, predstavlja telo „molekulskog pauka”, s četiri prikačene nožice, od kojih je četvrta pričvršćena za zupce DNK niti. Čim se ona otkači (podigne kao sidro), majušna naprava počne da grabi ka sledećem zupcu (privlačenju). Uobičajeno je tumačenje da su roboti mašine koje raspoznaju okolinu, same odlučuju i nešto obavljaju. Zar to ne podseća na maločas dočaranu DNK spravicu?

Iako hiljadama puta umanjeni, molekulski roboti su u stanju da izvode iste, pa i veoma zahtevne radnje. Zamislite samo da ih naučite (programirate) da pronalaze obolela mesta u organizmu, prepoznaju da lu su kancerogena ili nisu i otpuste (ili ne otpuste) lekovitu tvar? Ili da poput svojih velikih dvojnika u današnjim fabrikama sami sklapaju veoma svakojake proizvode od pojedinačnih molekula?

Sva moć robotike stiče se u jednostavnoj činjenici: kada ih nečemu obuče, ljudi postaju suvišni. Ali kako molekule naučiti da ispunjavaju složene zadatke?

Guliverski korak

Podaci moraju da budu smešteni izvan, bez obzira na to što se pojedini makromolekuli opažaju golim okom (najmanji je vodonikov od dva atoma – H₂ koji iznosi desetomilioniti delić milimetra ili dva angstrema). Naučnici su smislili svojevrsni DNK origami (japanski način presavijanja papira na sve manju razmeru), postupak kojim se samosklapajući sklopovi od jedne niti dezoksiribonukleinske kiseline programiraju da obrazuju maltene beskonačne oblike i obrasce. U „Nejčeru” se pominje pravougaonik debljine dva milionita delića milimetra, čija je stranica 50 puta duža (100 nanometara).

Izgradili su stazu na takoreći mrvici materije nanizavši pojedinačne DNK molekule (oligonukleidi) koji su, u stvari, usmeravali molekulske robote – polazak, pomeranje, okretanje levo, okretanje desno ili zaustavljanje – što nalikuje, priznaćete, komandama koje se zadaju ogromnoj sabraći. U ovom slučaju svemu tome se povinovao „molekulski pauk” kojeg je pre nekoliko godina osmislio Milan Stojanović.

Kako su istraživači, uopšte, baratali pojedinačnim molekulima?

Posmatrali su bauljanje „molekulskih pauka” kroz dva najmoćnija tehnološka pomagala – mikroskop atomskih sila i mikroskop ovetljavanja pojedinačnog molekula. Uvećanje je prikazivalo deliće nanometra, a to je gotovo hiljadu puta veće razlučivanje nego što je moguće ispod optičkog mikroskopa.

Predviđa se da će molekulski roboti u budućnosti moći sami sebe da preoblikuju i popravljaju da bi ispunili izuzetno složene i zahtevne poduhvate, kao što je popravka oštećenog i izrada novog biološkog tkiva. Za sada je taj zavetni cilj, verovatno, sto godina daleko.

U Japanu su pre nekoliko godina sklopili mašinicu od 17 molekula durokinona koja je istovremeno izvodila 16 puta više izračunavanja od običnog računarskgo tranzistora, a tvorci su najavili da će joj snagu uhiljadustručiti!

Da li je minulih dana načinjen guliverski korak u liliputanskom svetu?