خودترکیبی شیمیایی راتاکجا می توان ادامه داد؟

چیزی به نام اخترشناسی مصنوعی یا فیزیك مصنوعی وجود ندارد، حداقل تاكنون كه وجود نداشته است. اما شیمیدانان می كوشند راه های جدید و خلاقانه ای برای گرد هم آوردن مولكول ها بیابند. طی صد سال اخیر شیمیدانان این كار را عمدتاً با تشكیل یا شكستن پیوندهای كووالانسی قوی انجام می دهند. پیوندهای كووالانسی وقتی تشكیل می شود كه اتم ها الكترون های خود را به اشتراك بگذارند. شیمیدانان با استفاده از چنین ترفندهایی توانسته اند، تعداد زیادی اتم، مثلاًهزار اتم را با یكدیگر تركیب كنند و صورت بندی های مولكولی مورد نظر خود را بسازند. هرچند كه انجام چنین كارهایی دشوار به نظر می رسد، اما این سطح از پیچیدگی در مقایسه با آنچه طبیعت برای ما به رخ می كشد، رنگ می بازد. هرچیزی، از سلول گرفته تا درخت سدر، از پیوندهایی تشكیل می شوند كه خود با استفاده از هزاران اتصال ضعیف تر بین مولكول های كوچك به وجود می آید. چنین برهم كنش های ضعیفی، همانند پیوند هیدروژنی، نیروهای واندروالس و بر هم كنش های پی-پی بر ساخت هر چیزی از DNA در شكل مارپیچ دوگانه مشهور گرفته تا پیوندهای موجود در مولكول های H۲O آب مایع حاكم است. چنین نیروهای ضعیفی بیش از آنكه مولكول ها را به هم ارتباط دهند خودتركیبی ساختار را امكان پذیر می سازند تا سلسله مراتب پیچیده ای به وجود آید. لیپید ها دور هم جمع می شوند تا غشاء سلول را به وجود آورند. سلول ها سازماندهی می شوند تا بافت ها را به وجود آورند. بافت ها با هم متحد می شوند تا اندام را به وجود آورند. امروزه شیمیدانان نمی توانند همان پیچیدگی هایی را به وجود آورند كه طبیعت به طور معمول به وجود می آورد. آیا شیمیدانان هیچ گاه خواهند توانست ساختار های پیچیده ای را به وجود آورند كه خود تركیب باشد. خوشبختانه شیمیدانان كار را شروع كرده اند. طی سه دهه گذشته مفاهیم پایه برای قواعد پیوند های غیر كووالانسی را آموخته اند. ازجمله این قواعد می توان به این مورد اشاره كرد: همجنس، همجنس را ترجیح می دهد. می بینیم كه بر هم كنش های آب دوست و آب گریز مولكول های لیپید را از آب دور می كند و باعث می شود آنها دور هم پیچیده و غشاء دولایه ای به وجود آورد كه كارش پوشش دادن به محیط پیرامون سلول است. آنها دنباله آلی خود را گرد هم می آورند تا از برهم كنش آنها با آب جلوگیری كنند و سرقطبی آنها رو به آب جهت گیری كند. قاعده دیگر چنین است: خود تركیبی، تحت كنترل واكنش هایی است كه به لحاظ انرژی مطلوب ترند. اجزای درست مولكول ها را جدا از هم رها كنید، در این حالت آنها خود را به صورت ساختار های منظم و پیچیده درمی آورند. شیمیدانان اكنون فرا گرفتند تا از مزیت های این قاعده و دیگر قواعد استفاده كرده و سیستم های خود تركیب را در حد پیچیدگی های متوسط وجود آورند. لیپوزوم های حامل دارو كه از لیپید های دولایه مشابه لیپید های موجود در سلول است، به طور تجاری برای انتقال دارو ها به بافت های سرطانی بیماران به كار می رود. مولكول های خود تركیب دیگر نیز هستند كه روكساتان نام دارند و می توانند به عنوان كلید های مولكولی عمل كرده و بین دو حالت پایدار به سمت جلو و عقب نوسان می كنند كه نوید بخش ساخت كلید برای كامپیوتر های مولكولی آینده است. اما نیاز به پیچیدگی های بیشتر نیز افزایش می یابد كه از مینیاتوری شدن مدار های كامپیوتری و گسترش نانوتكنولوژی منشا می گیرد. همان طور كه تراشه های كامپیوتری روزبه روز كوچك تر می شوند، هزینه ساخت این اجزا كه هر لحظه كوچك تر می شوند، به شدت ترقی می كند. هم اكنون شركت ها هرچه بیشتر تراشه های كوچك می سازند تا به اندازه دلخواه برسند. بالاخره به نقطه ای می رسیم كه طراحی و ساخت آنها به روش شیمیایی و از پایین به بالا هزینه كمتری دارد. خودتركیبی همچنین تنها روش عملی برای ساختن گستره وسیعی از نانوساختار ها است. به هر حال اطمینان از اینكه اجزا به طرز صحیح در كنار هم قرار می گیرند كار آسانی نیست. زیرا نیرو هایی كه در اینجا حاكم اند بسیار ضعیف هستند و مولكول های خود تركیب در صورت بندی های نامطلوب به دام می افتند كه در این حالت نقص هایی را در كل ساختار به وجود می آورند كه اجتناب از آنها غیرممكن است. هر سیستم جدیدی كه به خود تركیبی اعتماد می كند یا باید این نقص ها را تاب بیاورد یا آنها را ترمیم كند. باز هم زیست شناسی مثالی را ارائه می دهد كه این بار DNA است، وقتی كه آنزیم در فرآیند تقسیم سلولی از رشته DNA نسخه برداری می كند، اشتباه های اجتناب ناپذیری روی می دهد. مثلاً بعضی اوقات پیش می آید هنگامی كه لازم است T وارد كنیم، A وارد می شود. بعضی از این اشتباه ها مخفی می مانند، اما عمده آنها به وسیله آنزیم ترمیم DNA كه رشته تازه ساز را اسكن كرده و خطای نسخه برداری را تصحیح می كند به دام می افتد. چندان هم آسان نیست كه شیمیدانان از چنین راهكار هایی تقلید كنند اما اگر شیمیدانان می خواهند پیچیده تر عمل كنند و ساختار های سفارشی را از پایین به بالا بسازند، باید یاد بگیرند كه كمی هم مثل طبیعت فكر كنند.

منبع : روزنامه شرق