分子技术将如何变革生命未来？( 二 )

这些机器人还能够执行我们设定的程序，去除体内过量的有害分子——纳米机器人会给人类带来更好的生活，并改善人类与周围世界交互的方式。而纳米机器人之所以能够许诺给人类如此美好的未来场景，离不开两方面的技术支持。
一方面，纳米机器人虽然说是机器，但由于需要植入人体，因此，纳米机器人应当由我们常见的生物材料构成的，即DNA和蛋白质，以方便人体的吸收。另一方面，纳米机器人还需要具有可编程的能力，只有让身体计算机化，治疗才可以实现精准。于是，为了实现纳米机器人的可吸收和可计算，DNA纳米机器人技术由此诞生。
具体来看，在两条互补的DNA单链靠得很近时，DNA双螺旋结构就会自然形成。这是因为，构成DNA的4种碱基（腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶）可以分为两个互补的碱基对：A和T结合（且仅与T结合），而G与C结合；用生物学的书写方式表达就是A≡T，G≡C 。脱氧核糖核苷酸的互补性，赋予了DNA分子在形成双螺旋结构之外，成为可编程构建材料的可能性。
原则上，科学家们可以通过设计并合成DNA链搭建出任意模板，其中的核苷酸被精心定位，因此它们能够与另一链段上与它们互补的碱基结合，创造出能够被折叠成特殊形态的纳米结构。除了互补性以外，DNA还有个关键特性——在相对较长的时间里，可以在结构上保持稳定和刚性。
另外，由于纳米的尺度微小，因而很难采用机械操作。如果没有最先进的显微镜，甚至都看不见它们，而DNA折纸术则为此带来了突破——人们意识到可以利用DNA的小碎片充当“订书钉”，从而稳定地折叠DNA长链。
保罗·罗特蒙德在2006年证明，借助计算机程序设计的DNA短链“订书钉”，可以将一些DNA长链结合在一起，使其能够自组装成任意形状，这样一来，任意形状都可以由长链DNA折叠而成。这些“订书钉”被设计成与长链DNA的一些特殊部位互补；当它们结合时，可以引导折叠的进程。
此外，DNA阵列还被组装到人造的脂质膜上，这让它们有潜力构建出小区室以及更高阶的结构。基于此，将DNA结构附着到活体生物的膜上，就可以被用作细胞上的把手，远程调控细胞功能。“DNA折纸术”的优势在于，设计与构建都很简单，也很便宜，因为原始的DNA不需要再被合成。
稳健的DNA结构不再摇摇晃晃，这一结构的发现才终于让构建纳米机械设备——具备可控运动能力的纳米机器人成为可能。在1999年，第一台DNA纳米机器人就已经被制造出来了，第一台纳米机器人是纳米步行者，灵感来自马达蛋白的跨步行为，比如肌球蛋白行走动作。

让身体可计算如今，在各类生物科技的变革下，人体越来越成为一个充满计算元素的系统。实际上，一直以来，都有科学家称，每个身体细胞都是一台装有小型计算机的机器。肌肉细胞、神经细胞和肝细胞等都接受细胞核DNA的指令，而细胞核DNA就像一台微型生物计算机。
也就是说，如果我们能控制细胞内的计算过程，或者至少能控制执行的指令，那人类的身体对我们而言，就会像陶艺家手中的黏土。我们就能指导肌肉细胞的生长和繁殖而不消耗体力，让骨骼组织以同样的速度持续产生新细胞来避免骨质疏松症，或者让头皮上的毛囊再长出头发。
而这些，都将是生物纳米机器能够到达的未来——将来，纳米机器人就能像真正的微型计算机一样工作，成为DNA计算机。
实际上，1998年，以色列魏茨曼科学研究所的埃胡德·夏皮罗（Ehud Shapiro）提出这个概念时，当时，大多数的人们还并不认可要把DNA当作一种编程语言和计算元素来使用。彼时，夏皮罗还介绍了一种假想的机械图灵机，并表示，在此基础上，可以创建分子图灵机。
如今，事实已经证明，用DNA制造分子计算机并非不可能。比如，哈佛大学的研究人员已经证明了一种能将大量信息压缩到生物介质中的新方法，在1克DNA中压缩700太字节的信息。
这么多的信息相当于100万张CD，或者233个容量为3000千兆字节的硬盘，总重约150公斤一项研究表明，如果改变基因代码某些区域的状态来代表1和0，模拟计算机比特，就有可能把DNA变成真正的计算机。这种计算机可以判断一个细胞是否有癌变特性。如果有，就将其杀死。当然，或许人们可能还要很久才能造出一台万能的DNA计算机，但这并不妨碍人们为此而努力。
当然，随着纳米机器人到来的，除了美好前景，更有潜藏的风险与挑战，其中最重要的一点，就是对纳米机器人的控制。无疑，纳米机器人是极具颠覆性的发明，而这种发明必须有一个紧急按钮，可以关闭，并把它从人们身体上移走。要确保这些机器不能复制，也不能在人与人之间传播。

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