每年，机器人都会越来越像生活。太阳能能源的蜜蜂在柔软的翅膀上飞翔，人形机器人坚持后空翻，而足球机器人团队则策划如何运球，传球和得分。而且，越多的探讨人士发觉生物如何搬动，机器就能模仿他们到最小的分子。

“咱们的身体曾经具有了这点神奇的机器，况且成果十分好，”Pallav Kosuri说。“咱们基本不确切晓得他们是如何运作的。”

几十年来，探讨人士一直在探讨如何探讨生物机器如何为生物提供能源。每次机械活动 - 从收缩肌肉到复制DNA - 依赖于分子马达，这点分子马达须要微小的，差不多没有办法检验到的环节。

试图见到它们搬动就像试图观察月球上产生的足球比赛一样。

此刻，最近在Nature发表的一项探讨中，包括Xiaowei Zhuang，哈佛大学David B. Arnold科学教授和Howard Hughes医学探讨所探讨员，以及壮族实验室博士后学者Pallav Kosuri和Benjamin Altheimer博士.D。艺术与科学探讨生院的弟子在从一种DNA碱基对搬动到另一种DNA碱基对时捕获了分子马达的第一种纪录旋转环节。

与Wyss探讨所和哈佛医学院教授Peng Yin及其探讨生Mingjie Dai合作，该团队将DNA折纸与高精度单分子跟进相联合，缔造了一个名为ORBIT-origami-rotor的新技艺成像和跟进 - 观看活动中的分子机器。

在咱们的身体中，少许分子马达干脆穿过肌肉细胞，导致他们收缩。其它修缮，复制或转录DNA：这点DNA相互效用的马达可行抓住双链螺旋并从一种基部攀爬到另一种基部，就像走上螺旋楼梯一样。

为了见到这点迷你机器的活动，该团队期望应用扭转活动：起首，它们将DNA相互效用的马达粘合到刚性支撑上。一朝固定，电机必需旋转螺旋线从一种底座到另一种底座。因而，假如它们可行测量螺旋旋转的形式，它们就能确定电机的活动形式。

但仍有个难题：每当一种电机移过一种碱基对时，旋转就会使DNA搬动几分之一纳米。这类转变太小，即便是最领先进步的光学显微镜也没有办法解决。

两个躺在直升机螺旋桨形状的笔激发理解决这种难题的想法：固定在旋转DNA上的螺旋桨将用与螺旋相同的速度活动，因而也便是分子马达。假如它们能够建设一架DNA直升机，只需充足大以应允摆动的转子叶片可见化，他们就可以捕捉到电机在相机上难以捉摸的活动。

为了生产分子尺寸的螺旋桨，Kosuri，Altheimer和Zhuang打算运用DNA折纸。用于缔造艺术，向细胞递送药物，探讨免疫体系等等，DNA折纸包括操纵股线以联合惯例双螺旋之外的美丽，繁杂的形状。

“假如你有两条互补的DNA链，他们会拉上拉链，”Kosuri说。“这便是它们所做的。” 可是，假如改变一条链以补充不同螺旋中的链，他们可行相互寻到并拉链，编织新的构造。

为了建立它们的折纸螺旋桨，团队求助于折纸技艺的先驱彭寅。在Yin和他的探讨生Dai的指导下，该团队将近200个单独的DNA片段编织成长度为160纳米的螺旋桨状。接下来，它们将螺旋桨接连到常规的双螺旋上，并将另一端接连到RecBCD，这是一个解紧缩DNA的分子马达。当电机最初事业时，它会旋转DNA，像螺旋式螺旋桨一样扭转螺旋桨。

“无人见到这类蛋白质实质上是在旋转DNA，由于它搬动得十分快，”Kosuri说。

电机可行在不到一秒的时间内搬动数百个基座。可是，随着折纸螺旋桨和快速摄像机以每秒一千帧的速度运转，该团队终归可行纪录电机的迅速旋转活动。

“身体中的众多要害进程涉及蛋白质和DNA之中的相互效用，”Altheimer说。理解这点蛋白质如何起效用或失效 - 可行帮助回答相关人类健康和疾病的根本生物学难题。

该团队最初探寻其它类别的DNA电机。一个是RNA聚合酶，它沿着DNA搬动，读取并将遗传密码转录成RNA。受先前探讨的启发，该团队推测该电机可能以35度的步长旋转DNA，对应于两个相邻核苷酸碱基之中的方位。

奥比特声明它们是正确的：“咱们首次能够见到单基因对旋转是DNA转录的根基，”Kosuri说。正如预测的那样，这点旋转环节约为35度。

数以百万计的自装配DNA螺旋桨可行装入一种显微镜载玻片，这意指着团队可行运用一辆接连到一辆显微镜的相机同一时间探讨数百甚而数千个。这样，它们可行相比和对照各个电机的事业形式。

“无两种酶是相同的，”Kosuri说。“它就像一种动物园。”

一个活动蛋白质可能会前进跳跃，而另一个活动蛋白质会刹那向后爬行。另有一种可能会在一种基地停留的时间比全部其它基地都长 团队也不晓得它们为何会像它们一样搬动。有了ORBIT，它们很快就能。

ORBIT还可行激起用ATP等生物燃料驱动的新纳米技艺设置。“咱们制作的是一个混合纳米机器，它运用了设置组件和天然生物电机，”Kosuri说。有一天，这类混合技艺可能成为生物启发机器人的文字根基。