Рой молекулярных моторов приобрел одиночную форму поведения
Ученые, создавшие самоорганизующуюся систему в виде «роя» молекулярных моторов, попытались смастерить для нее управляющую систему, задающую поведение как роя целиком, так и каждого его элемента по отдельности. Совокупность простых по своей конструкции механизмов названа «роем» из-за того, что все ее участники действуют сообща, то есть имеют роевой интеллект — у них чисто коллективное поведение. Роботы взаимодействуют между собой, а также окружающим их миром без определённого командного центра. Они действуют слаженно, и ученые раньше не имели возможности задавать поведение каждому роботу в отдельности.
На сегодняшний день наиболее актуальным для изучения коллективного и частного поведения считается рой молекулярных моторов, представляющих собой самые маленькие роботы — микротрубочки диаметром около 25 нанометров и длиной 2-20 в микрометрах. Это семейство моторных белков кинезинов совершенно, поскольку прекрасно подходит для создания интеллектуальной жидкости, имеющей возможность течь самостоятельно без применения внешней силы. Однако ученые посчитали гораздо более важным суметь управлять не самим роем, а каждым его составляющим в отдельности. Для этого необходимо было найти специальные объекты, которые осуществляли бы контроль над поведением каждой микротрубочки.
Ученым это удалось: контролирующим элементом выступила система молекул ДНК. ДНК-линкеры при присоединении к молекулярному моторчику помогали идентифицировать каждый из них во всей системе. Происходило это с помощью флуоресцентных красителей. Ученые проверяли возможности роя, используя различное лабораторное и аналитическое оборудование. Оказалось, что при добавлении одного типа ДНК впоследствии можно было соединять микротрубочки, а другой вид помогал их разъединять. Таким образом, с помощью соединительных ДНК происходило формирование роев заданной длины и формы и также происходило их разъединение на отдельные группы. Поскольку эти группы были лишь небольшой частью общего роя, учёные предполагали их хаотичное поведение, однако в присутствии молекул АТФ оно оказалось более упорядоченным. Например, группа, состоящая из длинных микротрубочек, образовывала циклические вращающиеся структуры, а группа из коротких микротрубочек — линейные структуры с поступательным движением. Но на этом ученые не остановились. Они попробовали включить в молекулы ДНК фоточувствительные азобензольные группы, которые позволили не просто управлять роем, но и переключать его на одиночное поведение посредством воздействия на него светом. Таким образом, рой распадался на единичные молекулярные моторы, которые действовали независимо друг от друга.
