Наноматерия размножилась до третьего поколения

Химики создали искусственную структуру, способную самовоспроизводиться подобно молекуле ДНК. Не за горами время, когда материалы будут саморазмножаться, считают ученые.

ДНК-идея

Составные части, в основе которых нуклеотиды – «кирпичики» ДНК, выполняют роль букв, объединяющихся в слово. Но в отличие от двойной спирали ДНК, единичный элемент искусственного материала состоит из трех параллельных цепочек нуклеотидов длиной в семь оснований. Они (основания) соединены одним перпендикулярным фрагментом спирали, на внешней поверхности которых расположены химические «ключи». Они-то и управляют тем, какие молекулы могут присоединиться к данному участку цепочки.

Эту систему – пучок из трех одиночных спиралей, соединенных тремя двойными спиралями ДНК, химики назвали BTX (bent triple helix molecules containing three DNA double helices). Ученые пишут, что такие фрагменты способны объединяться в протяженные цепочки. И, теоретически, количество уникальных компонентов синтетического материала ничем не ограничено.

Группа ученых под руководством Пола Чайкина (Paul Chaikin) из Нью-Йоркского университета (США) использовала свое изобретение для создания «паззла» из двух деталей и их комплементарных двойников.

В пробирку с набором цепочек BTX химики добавили вещество, инициирующее процесс сборки. В результате отдельные части «паззла» комплементарно соединились друг с другом – нашли друг друга в соответствии с типом «замочных скважин» и «ключей».

Химики пишут, что на первом этапе компонент «паззла» присоединился к свободному концу вещества-инициатора. Далее началась цепная реакция, и к молекулярному «паззлу» подтянулись другие составные компоненты.

До третьего поколения

Полученные цепочки химики использовали для получения аналогичных дочерних молекул. Нагрев смесь материнских и дочерних цепочек до температуры разрыва водородных связей (примерно 40°С), химики разделили смесь на молекулы двух поколений. Дальнейший анализ показал, что около 70% дочерних цепочек идеально повторяли структуру материнской молекулы.

Команда Чайкина получила следующее поколение материнской молекулы. Правда, в третьем поколении точность копирования значительно ухудшилась: полностью повторили устройство первородной молекулы лишь 31% «потомков» – внуков первой молекулы.

Авторы статьи, опубликованной в Nature, считают, что изменив химические свойства компонентов «паззла», они смогут избавить технологический процесс от необходимости нагревать смесь после каждой процедуры копирования. Если химики реализуют свою задумку, то, вероятно, появятся синтетические системы, размножающиеся без участия человека.

«Мы показали, что самовоспроизводиться могут не только молекулы ДНК и РНК. Наша разработка – первый шаг к созданию искусственных самореплицирующихся материалов», – завершают авторы изобретения.