سيؤدي ظهور الآلات الجزيئية إلى صنع مواد مذهلة جديدة

ظهرت الآلات الجزيئية البسيطة Simple molecular machines منذ أكثر من عقدين، ومن الأمثلة المبكرة على ذلك العجلات الجزيئية التي يمكنها التحرك بطول محور، ما يسفر عن آلية تشبه المكبس. مُنحت جائزة نوبل عام 2016 لثلاث من الرواد في هذا المجال؛ فريزر ستودارت Fraser Stoddart من جامعة نورث ويسترين بإلينوي و بين فيرينغا Ben Feringa من جامعة خرونينغن بهولندا و جان بيير سوفاج Jean-Pierre Sauvage من جامعة ستراسبورغ بفرنسا.

يجري حالياً صنع واختبار المزيد من الآلات المفيدة؛ منذ بضع سنوات، استطاع جيمس تور James Tour وزملائه في جامعة ريس بهيوستن، تكساس من ابتكار آلة جزيئية يمكنها الثقب خلال أغشية الخلايا، محدثة ثقوبا تسمح بمرور الأدوية.

يمكن بناء مثل هذه الأجهزة لصنع آلات أكثر تطوراً، وهناك عدد لانهائي من الاحتمالات الممكنة: فعلى كل حال، تستخدم الكائنات الحية الآلات الجزيئية الحيوية للقيام بالكثير من الوظائف المهمة. وعلى سبيل المثال، تعتبر الريبوسومات آلات جزيئية حيوية لجمع البروتينات، فهي تجمع جزيئيات تسمى الأحماض الأمينية وتضعها سوياً في تسلسل معين لصنع مجموعة كبيرة من المواد المذهلة، بدءاً من الكيراتين الموجود في أظافر الأصابع، وصولاً إلى الأجسام المضادة التي تقضي على الأمراض داخل أنظمتنا المناعية.

يعمل ديفيد لي David Leigh من جامعة مانشستر بالممكلة المتحدة منذ فترة طويلة على صنع نسخة اصطناعية من الريبوسوم، تستند تصاميمه على جزيء على شكل حلقة مزود بـ«ذراع» يتحرك على طول مدار جزيئي طولي، فيقوم بالتقاط القطع في طريقه ويربطها معاً. ففي العام الماضي استطاع لي وفريقه ربط اثنين من هذه الآلات سوياً وتمكنوا من بناء بيبتيد Peptide مكون من عشرة أحماض أمينية بترتيب معين.

في الوقت الراهن، لا تستطيع آلات لي أن تتفوق على إمكانات الطبيعة. ولكن هذا الوضع قابل للتغيير. تستطيع الريبوسومات صنع 20 حمضا أمينيا فقط، لكن الآلات الاصطناعية يمكنها العمل على نطاق أوسع بكثير من الجزيئيات. ويقول لي: «يمكننا استخدام الجدول الدوري برمته، كما أعتقد أن الآلات الجزيئية ستغير كيفية قيامنا بمختلف الأشياء فيما يتعلق بتصميم المواد».

بقلم كاثرين ساندرسون

ترجمة د. محمد الرفاعي

.2022, New Scientist, Distributed by Tribune Content Agency LLC©