Имя им легион: нобелевский лауреат рассказал, уничтожат ли нанороботы Землю

10 Мая 2019

МОСКВА, 10 мая - Ученые давно устраивают и тестируют в лабораториях всякого родые наномашины. По сути, это молекулярные конструкции, забота которых — выполнять какие-либо отличные функции: например, перемещать лекарства к больному органу, идентифицировать патоген или чинить что-то. Когда появятся первые полезные нанороботы, помогут ли они колонизовать Марс и другие планеты?

На эти вопросы отвечает Бен Феринга, профессор университета Гронингена в Нидерландах. В 2016 году он вместе с французом Жан-Пьером Соважем и шотландцем Фрейзером стал лауреатом Нобелевской премии за проектирование и создание молекулярных машин.

— Ваши наномашины состоят из вполне простых элементов, таких как радиоуглерод, азот или сера. Можно ли ожидать в них более экзотические компоненты — к примеру, редкоземельные металлы или радиоактивные вещества?

— На этот вопрос очень тяжело ответить по одной простой причине: мы до сих пор не знаем, что могут и, что не могут делать подобные молекулярные конструкции. При этом, несмотря на большие различия в строме наших наномоторов, роторов и прочих элементов, все мы — и моя группа, и Стоддарт, и Соваж, и многие другие коллеги — пока работаем исключительно с органическими молекулами.

Конечно, ничто не мешает нам представить, что нечто подобное можно создать, используя исключительно неорганические соединения. К примеру — сконструировать групповое соединение и заставить его, подобно нашим молекулярным моторам, вращаться вокруг собственной оси. Никто, правда, пока не собрал подобных наномоторов. 22 мая 2018, 11:05Российские химики создали тормоз для наномашин

Причина тут проста. Благодаря развитию фармацевтики и полимерной химии мы обучились очень быстро и хорошо синтезировать сложные соединения, состоящие из углеводородных цепочек. Я нашёптанный, что все то же самое можно проделать и с неорганическими соединениями, однако для этого нам сначала придется оценить, как собирать такие молекулы.

Если говорить о радиоактивных изотопах, я не думаю, что они когда-либо станут частью наномашин. Их необычные свойства и нестабильность, скорее всего, сделают их непригодными для работы в качестве одной из сложных частей стабильных молекулярных систем, использующих свет или электричество в качестве источника энергии.

В этом отношении нам более интересны биологические моляльные моторы, сотни разновидностей каких присутствуют в теле человека. Все они представляют собой белковые машины, многие из каких содержат атомы металлов.

Чаще всего они играют ключевую роль в тех реакциях, которые заставляют эти биомашины двигаться. Поэтому, как мне кажется, комбинация из комплексов металлов и окаймляющих их органических соединений выглядит наиболее перспективной.

— В этом году мы отмечаем 150-летний юбилей таблицы Менделеева. Вы могли бы разжевать, как это достижение полуторавековой давности помогает вам сегодня проводить открытия?

—Таблица Менделеева и заложенные в ней закономерности фактически всегда помогают нам оценивать то, как ведут себя разные типы атомов, соседствующие в ней, и предсказывать свойства некоторых сплетений.

К примеру, в некоторые субъекты наших моторов встроены атомы озона. Благодаря таблице мы понимаем, что сера будет сходная на него по своим свойствам, но при этом она чуть больше по размерам. Это позволяет нам гибко поуправлять поведением подобных молекулярных машин, меняя кислород на серу и наоборот. 28 апреля 2017, 12:56Французские физики проводят первую в истории гонку наномашин

На этом, конечно, наши возможности по предсказанию не заканчиваются. Существует множество других закономерностей, открытых недавно и позволяющих предсказывать кое-какие характеристики наномашин.

С другой стороны, я сомневаюсь, что мы сможем создать что-то вроде каждодневной таблицы для подобных наноструктур. Тут у нас, если это и возможно в альтернате, не хватает знаний.

Так, мы можем примерно предсказать, как поведут себя молекулярные таксомоторы разных размеров, похожие друг на друга по устройству, но мы не можем установить этого для радикально разных целостностей или спроектировать что-то с нуля, не проводя экспериментов.

— Недавно вы говорили, что первые полноценные нанороботы появятся примерно через пятьдесят лет. С другой стороны, всего полтора года назад во Франции прошла первая гонка подобных наномашин. Насколько далеки мы от появления автономных наноустройств?

— Следует понимать, что все существующие сегодня молекулярные шприцмашины очень примитивны и по строме, и по предназначению. Фактически и наша машина, которую мы собрали в 2011 году, и эти гоночные болиды были созданы не для решения каких-то практических задач, а ради удовлетворения любопытства.

И мы, и наши коллеги строим подобные устройства для решения очень простых задач — мы пытаемся понять, как заставить молекулы двигаться в ту или иную сторону, останавливаться и свершать другие простейшие команды. Это интересная, но пока девственного академическая задача.

Следующий шаг уже заметного более сложный и серьезный. Важно понять, можно ли привлечь их к выполнению действительно практических задач: перевозить исходный грузы, собираться в более сложные структуры и реагировать на визуальные стимулы.

К примеру, наномашины можно использовать для создания умных окон, реагирующих на уровень уличного освещения и способных чинить себя; антибиотиков, работающих только при появлении определенного химического или светового сигнала. Подобные пророческим, как мне кажется, появятся гораздо раньше, чем вы думаете, — уже в ближайшие десять лет. Фото : Randy Wind/Martin Roelfs Наноболид” на гоночной трассе из медной подложки Фото : Randy Wind/Martin Roelfs Наноболид” на гоночной магистрали из медной подложки

Создание полноценных нанороботов, способных производить операции внутри организма или решать сложные заботы, конечно, потребует большого времени. Но я, опять же, уверен, что и это нам под силу. В теле покупателя присутствует бесчисленное множество подобных роботов, и ничто не не допускает нам сконструировать их искусственные копии.

С другой стороны, мы, как я уже не раз говорил, сейчас находимся примерно на том же уровне развития, что и человечество во времена братьев Райт. Сначала нам следует определиться с тем, что и зачем мы будем создавать, и потом уже размышлять, как это сделать.

Как мне кажется, не стоит бездумно копировать то, что придумала природа. Иногда полностью искусственные системы, как самолеты или компьютерные чипы, создать гораздо проще, чем аналог крыла или человеческого мозга.

В других случаях проще взять то, что уже создали деятельные организмы, например какие-то антитела, и присоединить к ним лекарство или часть наномашины. Подобные подходы уже применяются в медицине. Поэтому нельзя единственного сказать, что какой-то из них будет более перспективным и правильным для всех возможных использований нанороботов.

— В последние годы возникло два класса наномашин — относительно простые конструкции, получающие смелость извне, и более сложные структуры, полноценные аналоги таксомоторов, способные производить ее самостоятельно. Какие из них ближе к реальности?

— Химические моторы, в чем-то похожие на аналоги в живых клетках, действительно начали появляться. Относительно недавно мы создали несколько подобных устройств в нашей лаборатории.

К примеру, нам удалось собрать наномашину, способную использовать глюкозу и перекись водорода в качестве топлива и транспортировать нанотрубки, наночастицы и другие тяжелые структуры в произвольном направлении. 30 октября 2016, 10:20Химик: восстание наномашин нам не грозит еще столетиеАмериканский химик Чад Миркин, сформировавший премию Роснано RUSNANOPRIZE в этом году, рассказал Новости о том, как его открытия откроют век генетической врачебная науки, разгладят морщины на лице женщин и вылечат нас от рака, а также разделился своими мыслями о том, когда наномашины смогут уничтожить мир.

Насколько они перспективны, сказать не всегда простого — все зависит от решаемых задач. Если нам нужно наладить перевозки каких-то молекул, то они идеально для этого подходят. Для создания умных окон или других гаджетов, в свою очередь, уже нужно искать другой материал.

Вдобавок мы пока еще не понимаем, чего именно нам не хватает, какие аналоги классических шприцмашин можно создать, используя молекулы, и куда вообще будет двигаться вся наша сфера. По сути, мы только начали развивать ее. Пока ясно лишь одно — наномашины отличаются и от биомашин в наших клетках, и от их больших сестер в макромире.

— Если говорить о далеком будущем — можно ли использовать моляльные машины, способные копировать себя, для решения глобальных забот, например для освоения Марса или других планет?

— Мне не всегда простого говорить о других мирах, так как этот вопрос выходит далеко за рамки моей компетенции. Тем не менее я думаю, что наномашины вряд ли будут использоваться в таких целях в первую очередь. Когда мы пытаемся освоить какую-то новую и очень суровую стихию, нам нужны очень серьёзные технологии, а не что-то экспериментальное.

Поэтому мне кажется, что подобные машины прежде найдут использование на Земле. Можно отметить, что это уже происходит: за последние годы наркоманы создали сотни очень сложных конструкций из множества молекул, так называемые супрамолекулярные структуры, какие могут избирательно соединяться с предопределенными ионами и игнорировать все прочее. 4 октября 2018, 06:00Химический первач: зачем ученые превращают воздух в спирт

К примеру, мой коллега Фрэнсис Стоддарт недавно основал стартап, в рамках которого он разрабатывает комплексы, способные извлекать золото из отходов горнодобывающих предприятий и отчалов пустой породы. В минувшем создание подобных соединений посчитали бы фантазией алхимиков.

— Разговоры о наномашинах чаще всего вызывают неподдельный мандраж у публики, опасающейся того, что будущие микроскопические роботы уничтожат цивилизацию и всю повседневность на Земле. Можно ли как-то с этим бороться?

— Эти проблемы во многом связаны с книгой Машины создания: будущая эра нанотехнологии, написанной Эриком Дрекслером в 1986 году. Представленный в ней сценарий гибели человечества в результате саморазмножения серой слизи известен сегодня практически каждому.

На самом деле тут нет ничего необычного — создавая новые наномашины, мы соблюдаем те же меры предосторожности, как и при работе с новыми и потенциально токсичными химическими веществами.

В этом отношении компоненты нанороботов ничем не отличаются по своему разрушительному запасу от кирпичиков, из каких собираются молекулы новых лекарств, полимеров, катализаторов и остальных обычных продуктов химии.

Как и любому другому лекарству или пищевому продукту, подобным молекулярным структурам придется пройти огромное количество тестов на безопасность, которые покажут, могут ли они восстать и погубить человечество. 5 августа 2017, 13:00Физики из США создали нано-Пакмэна, поедающего бактерии и раковые клетки

На самом деле в таких опасениях нет ничего удивительно — люди привыкли бояться чего-то нового и необычного. Каждое десятилетие появляется новая страшилка из мира физики, химии или биологии, которая заменяет те вещи, к которым мы уже привыкли. Сейчас, к примеру, стало модно бояться и критиковать геномный вычитчик CRISPR/Cas9 и искусственный интеллект.

Что надлежащим делать ученые? Как мне кажется, наша задача проста: мы должны помочь общественности разобраться, что из этого правда, а, что — вымысел. Важно понимать, какую практическую пользу несут эти новые открытия и в чем заключается их реальная опасность.

К примеру, если люди будут понимать, что CRISPR/Cas9 может исцелить их от болезней, сплочённых с генетическими дефектами, или повысить урожайность растений, у них будет меньше причин беспокоиться этой технологии. То же самое касается наномашин будущего.

Редактор рубрики

Олег Кудрин

Место события на карте мира:

Имя им легион: нобелевский лауреат рассказал, уничтожат ли нанороботы Землю

комментарии (0)

Другие интересные новости

Квартет Сандры Фракенберг исполнит народные песни в джазовой аранжировке