正文 第十三章DIY生物學(1 / 3)

終極創客夢想是可編程物質。

自然已經按照這樣的方式運行了。

激光切割機、3D打印機,還有數控銑床都很酷,但與所有桌麵製造機器一樣,它們在使用的材料與製造複雜性方麵都自有其局限性。你不可能用這樣一台機器烹製一頓午飯,甚至是做一雙新鞋。為達到這樣的目標,必須擁有一台通用製造機。

激光切割機、3D打印機,還有數控銑床都很酷,但與所有桌麵製造機器一樣,它們在使用的材料與製造複雜性方麵都自有其局限性。你不可能用這樣一台機器烹製一頓午飯,甚至是做一雙新鞋。為達到這樣的目標,必須擁有一台通用製造機。比如《星際迷航》裏的“複製器”就是一台幾乎能按需製造所有物品的機器。可惜,那還隻是科幻小說中的構想。

不過,這樣的想法數十年來都在激勵著各個科幻小說家的想象。在尼爾?斯蒂芬森的小說《鑽石時代》(The Diamond Age)中,整個社會都被“物質編譯器”改變了。這種機器能夠製造你需要的任何東西,匱乏永遠成為過去時。

開始隻是一間空屋子,是鑽石半球,閃爍著微弱的紅光。樓板中間是一台8厘米進料器赤裸的橫截麵,中央的真空管周圍是各種細小一些的管線,每條管線都有一簇微型傳送帶負責運送納米機械組件—單個原子或連接在一起的合用的模塊。

物質編譯器是送料器的終端機器,按照程序設計,每次從傳送帶上提取一個分子,把它們裝配成更加複雜的結構。

那是科幻小說中的情節,但與之相似的事情並非完全不可能發生。麻省理工學院的教授尼爾?格申費爾德認為,二三十年後,小說中描述的場景就能變為現實。

我們該如何實現這些夢想?格申費爾德指出,不能僅僅依靠更快、更精準的3D打印機和其他數控機器。他認為此類機器的問題是它們隻能“把東西混合”,雖然能夠噴注、切割或加熱物質,但也隻是實現了材料的移動或改變了材料的狀態(硬化)。材料本身對即將轉化成為的物品沒有任何感知或概念。製造機必須完成所有的工作,材料沒有任何“幫助作用”。

而簡單的樂高積木就與此不同。孩子在玩樂高玩具時,積木能夠修正孩子的錯誤—隻有積木之間完全契合時才能插在一起。更大型的得寶係列還能引導孩子正確插配積木的斜邊;當兩塊積木的斜邊互相契合時,需要施加外力,向正確的方向轉動積木才能插建結實。積木本身提供了一個坐標係—樂高網格。插建完成之後,你也不會把這些積木扔掉,而是把插好的東西拆掉,再用那些積木插成別的東西。於是,這些積木就變成了可循環使用的終極材料。

可編程物質

樂高積木在某種意義上可以算作“智能物質”,有自己的裝配規則和預定功能,比如作為鉸鏈或是車輪。

聽上去有些瘋狂?一點兒也不—你的四周已經滿是這樣的物質了。這是自然運行的方式。比如晶體就是原子自我組合的不可思議的複雜結構,從雪花到鑽石都屬晶體之列。你的身體也是各類蛋白質在氨基酸脫氧核糖核酸/核糖核酸的指揮下構建而成的係統,氨基酸本身又是自我結合的各種原子。生物學是最原始的工廠。

“智能物質”描述了生命的某些基本組件。格申費爾德最喜歡的例證是身體細胞中的核糖體。一個核糖體就是一種製造其他蛋白質的蛋白質—一台能夠製造其他生物機器的生物機器。在格申費爾德看來,那是一種先進製造機的模型。

細胞中構成DNA(脫氧核糖核酸)的基因轉譯成RNA(核糖核酸),一種鏡像。核糖體是能夠讀取RNA的“細胞器”,按照氨基酸合成編碼構成特殊的蛋白質。蛋白質合成之後,就會在來自自身原子鍵的電荷與引斥力的驅動下自動結合為複雜的形態體。數量龐大的各類形態體再自我形成從細胞壁到骨頭等身體結構元素。