【資料圖】

插圖描繪了生命起源的兩種分子語言。相同的白色分子，表示為鎖，通過變構(gòu)（頂部）或多價（底部）被激活。變構(gòu)激活劑（青色）誘導鎖的構(gòu)象變化，而多價激活劑提供鎖的缺失部分，兩者都可以通過鑰匙激活（粉紅色）。

圖片來源：凱特琳·穆尼/穆尼醫(yī)療媒體

加拿大蒙特利爾大學科學家開創(chuàng)性地重建了生命起源的兩種分子語言，并進行了數(shù)學驗證?！睹绹瘜W會志》最新發(fā)表的這一突破，為納米技術(shù)的發(fā)展打開了新的大門，其應用范圍包括生物傳感、藥物輸送和分子成像。

人們可以把生物體看成由數(shù)十億個納米機器和納米結(jié)構(gòu)所組成的，這些納米機器和結(jié)構(gòu)之間的通信，能創(chuàng)建移動、思考、生存和繁殖等諸多高階行為。

生命出現(xiàn)的關(guān)鍵正依賴于分子語言（信號機制）的發(fā)展，這確保了生物體中的所有分子能夠協(xié)同工作。而隨著人類進入納米技術(shù)時代，許多科學家認為，設計更復雜、更有用的人工納米系統(tǒng)的關(guān)鍵，取決于人們理解和利用分子語言的能力。

一種眾所周知的分子語言就是變構(gòu)，其機制是“鎖和鑰匙”：一個分子結(jié)合并修改另一個分子的結(jié)構(gòu)，指導它觸發(fā)或抑制活動。

另一種鮮為人知的分子語言是多價，也稱為螯合效應。它就像一個謎題：當一個分子與另一個分子結(jié)合時，它通過簡單地增加其結(jié)合界面，促進（或不促進）第三個分子的結(jié)合。

在所有生物體的所有分子系統(tǒng)中，都觀察到了這兩種語言。此次，研究人員提出了創(chuàng)建基于DNA的分子系統(tǒng)的想法，該系統(tǒng)可使用兩種語言發(fā)揮作用。團隊以一種簡單的數(shù)學方程很好地描述了這兩種語言，從而解開了參數(shù)和設計規(guī)則，實現(xiàn)編程納米系統(tǒng)內(nèi)分子之間的通信。

憑借該新成果，團隊設計并制造了可編程抗體傳感器，該傳感器可檢測不同濃度范圍內(nèi)的抗體。與此同時，這一發(fā)現(xiàn)還揭示了為什么天然系統(tǒng)會選擇其中一種分子語言而不是另一種的原理。（記者張夢然）