∑ בכל מקום שנפנה אליו, ניתקל במכונות העושות מלאכות עבור האדם. מנועי קיטור בספינות ענק תפסו את מקומם של עבדים החותרים במשוטים. מנוע הבערה הפנימית החליף את הסוס ואת מושכי הריקשה. משאבות רבות- עוצמה חוסכות לנו הליכה לבאר. אין ספק שעידן התעשייה והאוטומציה מספק לבני-האדם נוחות ומותרות רבות. אך האם זהו סוף הדרך? הננו-טכנולוגיה התחילה את דרכה בשנות השישים, עם קביעתו של חתן פרס נובל לפיזיקה ריצ'רד פיינמן (Feynman) שלפיה "יש עוד הרבה מקום בתחתית". אנו משתמשים כיום במכונות גדולות, גסות ומגושמות, אשר רובן המכריע מנצל את הדלק המוזרם לתוכן ביעילות נמוכה למדי. מנוע הבערה הפנימית ברכב משפחתי ממוצע, למשל, הופך רק 20% מאנרגיית הדלק המוזרם לתוכו לתנועה; כל השאר מבוזבז על חום ורעש. הננו-טכנולוגיה מציעה לנו אפשרות לעבוד "בתחתית" — ליצור מכונות כה קטנות, שמיליונים מהן יוכלו להימצא על ראש סיכה, ויעילות עד כדי 80% ויותר. עצם שמה של הננו-טכנולוגיה מייצג את מטרתה: ננו-מטר הוא מיליארדית המטר, כאורכה של מולקולה. טכנולוגיה היא דרכו של האדם ליצור מכונות שיפתרו בעיות עבורו. ייעודה המתקדם ביותר של הננו-טכנולוגיה הוא ייצור מכונות שגודלן כגודל מולקולות — ננו- מטרים אחדים. ננו-מכונות אלו יוכלו לתפעל מולקולות ואטומים יחידים, לחבר ולהפריד ביניהם ובכך להשיג שליטה עילאית בחומרים המיוצרים. יהלום, למשל, עשוי בסך-הכל מאטומי פחמן — אחד היסודות הנפוצים על פני כדור-הארץ. הסיבה לחוזקו העצום היא סידורם המיוחד של האטומים במרחב. אם נוכל לתמרן אטומי פחמן באמצעות ננו-מכונות ולבנות מהם גביש יהלום, הרי שהיהלום יהיה חומר זמין וזול ברגע שמהפכת הננו-טכנולוגיה תגשים את ייעודה. (אמנם, כיום כבר מיוצרים יהלומים מלאכותיים, בתנאים קיצוניים של לחץ וטמפרטורה; אך אלה הם יהלומים קטנים, ולא יריעות או גושים כפי שמקווים ליצור באמצעות הננו-טכנולוגיה.) אלא שהדרך עוד ארוכה עד למכונות מולקולריות מעשה ידי אדם. עדיין אין ברשותנו כלים שיאפשרו לנו לטפל ביעילות במולקולות ובאטומים בודדים ברמת דיוק כזו, שנוכל להרכיב מהם מכונות כרצוננו. והנה, במקום לעכב את המחקר בתחום עד שהטכנולוגיה שלנו תגיע לרמה כזו של דיוק ויעילות, חוקרים רבים פונים לאפיק מקביל — שימוש במכונות מולקולריות שמקורן אינו בכושר ההמצאה של האדם, אלא בטבע עצמו; מכונות אלו הן האנזימים. האנזימים הם חלבונים המיוצרים כל העת בתוך כל תא. הם אחראים לפעולות המתרחשות בתא, דוגמת שעתוק המידע הטמון בקוד הגנטי ותרגומו לאנזימים חדשים, או תהליכים מטבוליים סבוכים המאפשרים הפקת אנרגיה ממולקולות פשוטות. אנזימים אלו פועלים במידה רבה על פי עקרונות כימיים שקשה להעביר וליישם בקני-מידה גדולים יותר. יחד עם זאת, ישנם אנזימים אשר פעולתם היא מכנית בעיקרה, ושאפשר לתרגם אותה בפשטות יחסית למושגים המוכרים לנו מעולם ה"מאקרו" — עולם המכונות הגדולות, שאת חוקי הפיזיקה והמכניקה שלו אנו מיטיבים להכיר. אנזימים אלו הם "מנועים מולקולריים", והם עשויים להוות את הדור הראשון של המכונות המולקולריות הנשלטות על-ידי האדם. שתי קבוצות עיקריות של מנועים מולקולריים הקיימים בטבע הן: 1. מנועים סיבוביים: מנועים אלו מבצעים תנועה מכנית סיבובית. מנועים כאלו מסובבים שוטונים של חיידקים, ובכך מביאים להנעת החיידק קדימה, בדומה לדחף שיוצר מדחף של סירה. מנועים סיבוביים אחרים בתוך תאים מייצרים את מולקולות ה-ATP החשובות, המספקות את האנרגיה הנחוצה להנעת מכונות מולקולריות אחרות בתא. 2. מנועים הנעים על מסילות: מנועים כאלו מעבירים חומרי גלם שונים בכל רחבי התא, על גבי מסילות המרכיבות את שלד התא, כדוגמת מיקרו-טובולים. במנועים אחרים נעשה שימוש בסיבי ה-DNA בתור מסילות, והם מבצעים על ה-DNA פעולות שונות. מאז שנות התשעים נערך מחקר אינטנסיבי של המנועים המולקולריים הללו, המתרכז במציאת יישומים הנדסיים לשימוש בהם. בתחום המנועים הסיבוביים המחקר מתמקד בעיקר ב-Synthase .F-ATPase בתחום המנועים הנעים על מסילות, המחקר מתמקד בעיקר בקינזין. 029 ‡ÈÏÈÏ‚ ÈappleÂÈ ≤∞∞∏
‰appleʈ ÈÚ¯ ˙apple·Ï ‰‚apple GettyImages / ˜apple·ß‚Óȇ ∫ÌÂψ˙ ∫ڷˉ ÔÓ Âappleapple ˙ÂȯϘÏÂÓ ˙ÂÈ‚ÂÏÂÈ· ˙ÂappleÂÎÓ