Waar wij vandaan komen. Hoe het komt dat wij denken

Moleculaire apparaatjes

| 0 comments

Gras maaien

In Nature Nanotechnology is onlangs een brief gepubliceerd waarin melding wordt gemaakt van het allereerste single moleculaire apparaatje ooit. Het moleculaire apparaatje bestaat uit een molecuul van 6 atomen lang: eerst een koolstofatoom ( C), dan een zwavelatoom (S), tenslotte vier koolstofatomen achter elkaar. Aan elk koolstofatoom en aan het zwavelatoom zitten ook nog enkele waterstofatomen; laten we het molecuul afkorten tot CSCCCC. Dit molecuul is met het zwavelatoom vastgezet aan een koperatoom aan het oppervlak van een koperen plaatje. Door nu met een heel klein naaldje van koper, een naaldje met een doorsnede van slechts enkele atomen dik, heel dichtbij het  CSCCCC molecuul te komen, zonder het aan te raken, en door een kleine elektrische spanning aan te brengen op dat naaldje, springen er elektronen van de punt van het naald af en gaan langs het CSCCCC molecuul het koperen plaatje in. Hierbij gaat het CSCCCC molecuul draaien met het zwavelatoom als as, tot 125 toren per seconde. Soms draait het de ene kant op, dan weer de andere kant, maar per saldo heeft het toch de neiging om vooral één kant op te draaien. Hiermee is het een moleculair apparaatje, dat met elektrische stroom kan worden aangezet en weer afgezet, net als bijvoorbeeld een elektrische grasmaaier. Het geheel wordt extra bijzonder, omdat het mogelijk is gebleken om precies één apparaatje te maken, waarvan bovendien met behulp van  een “scanning tunneling microscoop” zichtbaar kan worden gemaakt dat het nog functioneert ook.  Hoewel er nog geen toepassingen voor zijn, is het een geweldig resultaat, dat luttele jaren her nog niet voor mogelijk werd gehouden. Bij wijze van spreken kunnen moleculaire apparaatjes worden gemaakt om gras te maaien, een moleculaire grasmaaier. De menselijke fantasie is hier de beperkende factor voor wat betreft toepassingen.

 

Het leven is een wat ingewikkeld uitgevallen moleculaire grasmaaier

Diametheus beschrijft in hoofdstuk 4 van zijn boek “Geagonia” dat moleculen zijn samengesteld uit atomen. Onder andere beschrijft Diametheus dat moleculen bijna nooit moeten worden gezien als starre, stijve objecten (zoals bijvoorbeeld een hark), maar veel vaker als beweeglijke bouwstenen of stukken gereedschap in verschillende vormen en maten (bijvoorbeeld een heggenschaar of tuinslang (microtubuli waar andere moleculen doorheen kunnen stromen)). Bovendien kunnen deze moleculen onderling reageren, of samenklonteren, of de zijstukjes van andere moleculen afknippen, of juist eraan vast plakken. Alles bij elkaar, aldus Diametheus, moet men zich moleculen voorstellen als erg kleine, maar wel echt bestaande apparaatjes. In het begin van het bestaan van de Aarde zijn spontaan meerdere van dit soort van moleculaire apparaatjes ontstaan; sommige daarvan kregen toevallig een functie die er uit bestond om zichzelf te kopiëren; dit was de start van de ontwikkeling van een hele reeks aan moleculaire apparaatjes, die uiteindelijk hebben geleid tot een systeem dat zichzelf kon kopiëren en herstellen als er wat kapot ging. Door kleine wijzigingen in de apparaatjes ontwikkelden zich steeds andere apparaatjes met iets andere taken. Alles bij elkaar ontstond op deze manier het leven. Het leven is voor de volle honderd procent een moleculair gebeuren. U bestaat zelf uit moleculaire apparaatjes. Zo beschrijft Diametheus in bijvoorbeeld hoofdstuk 5 dat het ontstaan van het leven zelf een zuiver moleculair gebeuren is, waarbij heel specifieke bewegingen van bepaalde moleculen, bijvoorbeeld van ribosoommoleculen (een specifieke soort van RNA moleculen), er voor zorgen dat bijvoorbeeld kopieën kunnen worden gemaakt van andere RNA moleculen of dat er eiwitten kunnen worden geproduceerd. Hierbij draaien de ribosomen niet rond zoals het CSCCCC, maar maken een soort van buig- en strekbeweging. De benodigde energie komt niet uit een stopcontact, maar uit elektromagnetische afstotende bewegingen tussen molecuulonderdelen (met name ATP), een soort levende batterijtjes dus. En zo onderwijst Geagonia aan diegenen die het boek lezen hoe men zich kan inleven in alles wat met moleculen te maken heeft. Geagonia is een oogopener, biedt aan de lezer een nieuw gezichtspunt op het leven. En dat via een moleculaire grasmaaier.

Leave a Reply

Required fields are marked *.