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分子自动组装和自我挑选展示生命进化最基本步骤(图文)
2007-11-01  来源:中国聚合物网
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图注:铜表面上分子成分的纳米级组织展示了分子自我选择后两种不同大小分子的排列。分子行与行之间的空间大约有1纳米。图片来源:卡尔斯鲁厄科研中心和马克思布朗克研究所。

  据physorg网站2007年10月30日报道,分子所表现出来的分子自动组装和自我选择开始是随机组合在一起的,分子的这一特性展示了生命进化的最基本步骤。可通过指令激活的组织被嵌入分子中。在组装期间,分子展出出积极的挑选特征:那些位置不正确的分子为其它完全适合该位置的分子腾出空间。

  对此类自我挑选进行分子级的观测首次使我们能够直接了解和认知无生命分子向活性实体进行生物进化的最基本步骤。纳米级分子结构的研究成果同时为我们提供了一个研究新催化剂、纳米技术和表面应用的有效途径。

  在斯图加特(马克思布朗克研究所)和卡尔斯鲁厄固态研究所(卡尔斯鲁厄科研中心)马里奥.鲁本研究小组从事研究的科学家在美国国家科学院学报上发表的论文称,表面分子组织的观测研究成果将帮助科学家进一步了解简单的无生命分子是如何构建具有更多结构和功能的复杂生物实体的,比如隔膜、细胞、树叶和树等等。

  马克思布朗克研究所纳米级科学部主管克劳斯.克恩教授称,“分子在高级组织结构中进行自我挑选的能力是包括生物组织在内的生物系统中所有分子所具备的最基本能力”。卡尔斯鲁厄科研中心马里奥.鲁本研究小组负责设计带有内置指令的分子,分子能够读出激活自我挑选的指令,他评论到,“从随机组合转变为自主排序只有在内置指令被精确地设计和足够强大,可成功启动自我挑选的时候才会发生。”

  马克思布朗克研究所的科学家通过拍摄类似格子的分子组装方法对分子的自我挑选进行了直接观测,这些分子按大小进行排列。格子模式的特征是按照约1纳米的大小进行排列,这些格子太小了,只能使用一流的超灵敏显微镜技术才能拍摄到。马克思布朗克研究所史蒂文.泰特博士说,“制造这样一个比头发丝小50,000倍的分子结构图并不是一件简单的工作。使用目前技术对这些纳米级结构进行修剪将是非常困难的,且成本极其高昂。我们的策略是利用指令构成模块,使分子排列成所期望的结构。”

  分子被放置在一个超清洁的金属表面上,轻微加热,使分子能够运动、排列和组织。马克思布朗克研究所研究生亚历山大.朗格尼尔是此项研究论文的第一作者,他说,“分子在铜表面上运动被限制在平面内,但是仍然能够有效地允许分子混合在一起。将分子放置在一个表面上,我们能够非常方便地利用专业显微镜来观测分子组装的纳米级结构。”

  马克思布朗克固态研究所的亚历山大.朗格尼尔、史蒂文.泰特博士、伊恩.林博士、克劳斯.克恩教授和卡尔斯鲁厄科研中心卡尔斯鲁厄技术研究所的昌德拉斯卡尔.拉贾杜赖博士和马里奥.鲁本博士共同参与了此项研究。

  克恩教授是马克恩布朗克研究所纳米科学部的主管,他带领一个大型研究小组参与了各种与电子、光、化学纳米级新型材料的研究。鲁本博士是卡尔斯鲁厄纳米技术研究所“功能分子纳米结构”研究小组的领导人,他长期以来一直参与指令分子成分设计和合成研究。

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(责任编辑:晓靖)
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