DNA机器，前进吧

2016年诺贝尔化学奖颁给了三位研究分子机器的化学家，获奖理由是“分子机器的设计与合成”。他们通过有机分子合成制造了分子机器，把科幻照进了现实。如今利用可编程的生物材料——DNA，生物化学家和生物物理学家创造出具有各项功能的DNA机器。来看看这些前沿实验室里他们捣鼓出了什么，DNA机器人？他们会满足于此吗？
作者 | 尼娜·诺特曼（科学作家）
翻译 | 继省
核酸构成的机器渐入佳境。
——尼娜·诺特曼（Nina Notman）
人体内有数以百万计的分子马达以及各类“机器”——这些机器维持了我们肺部的呼吸、心脏的跳动、大脑的思考、消化系统的蠕动……“生命就是这么神奇。在生命的微观水平上，有各种各样不可思议的功能。我们了解得越多，就越想把这些功能重演出来。”哈佛大学生物化学教授威廉姆·施（William Shih）如是说。
这一领域的研究者常提起的启蒙之作，是1966年上映的科幻电影《神奇旅程》（Fantastic Voyage）。电影中有一艘潜艇，它和全体船员整体缩小后，被送入一位受伤的科学家体内，修复他的大脑。这部电影给了人们一种希望——未来某一天，人造的分子机器也可以轻松进入体内，完成药物递送、疾病诊断、手术操作等任务。分子机器还有医学之外的用途，比如作为分析工具，或是化合物合成的纳米工厂等等。
如今，用于搭建分子机器的材料有两类：其一是合成有机分子，这一领域的先驱已在2016年荣膺诺贝尔化学奖；其二是生物材料，也就是本篇专题的核心内容。
像儿童积木一样
自然界主要用蛋白质当零件来搭建分子机器，而研究者们则使用DNA。施解释道，“相比蛋白质，对DNA进行编程更容易制造出不同的形状和功能。”
DNA把遗传指令储存在由四种碱基组成的序列中，序列中腺嘌呤（adenine,A）、胸腺嘧啶（thymine，T）、鸟嘌呤（guanine，G）、胞嘧啶（cytosine，C）沿着骨架排列。单链DNA总会自动组装成双链，而且方式可预测：A与T配对，G与C配对。德国慕尼黑技术大学生物物理学教授弗莱德里希·西蒙（Friedrich Simmel）解释说，当把DNA用作“建材”时，研究者可以把DNA链上的碱基序列视为一种代码，代码规定了DNA链的一部分一定会紧贴另一部分。“我们基本可以忽略化学上的复杂性，因为所有的事情都是自动完成，简化成一行代码。”