对自然的态度

几个世纪以来,化学家所敬畏的大自然的壮丽和解决问题的能力。虽然这已经很好的灵感来源,有一个功能,我们已经试图复制的时候故意省略了:挥霍无度。

自然消耗大量的资源来制造蛋白质,可以解决时间问题,而不是做一个明智的设计解决方案。当你的汽车爆了胎,你使用一个功能最小的机器再膨胀——一个气泵。相反,自然摸索proteinogenic和核酸的汤,直到找到一个非常复杂的分子小题大作的机器可以做同样的工作。几乎没有能阻止一个气泵工作。然而,失败的机会在一个分子小题大作的机器与复杂性呈指数级增长。一个小错误可以肆虐整个机器和导致它失败。这需要自己的修复,这是由相同的方法。

通过生命起源以前的化学进化,自然发现了生命的先决条件,也为我们提供了一系列的生物工具。虽然许多这些工具都是极其复杂而脆弱,最更擅长于做特定的工作比任何人工我们试图使用。因此,我们必须仔细地选择我们的灵感来自哪些方面。

性能问题

珍贵。很少有人了解生物系统如何工作在20世纪的大部分时间里,所以很难宣称化学研究使用了自然的解决我们的问题。更常见的是说一个易于理解的综合表现自然。例如,如果一个问题发生在一个生物系统和疾病的高潮,可以使用化学合成药物,在生物系统可以解决这个问题。

随着我们对自然的理解系统已经有所改善,一些科学家试图修改自然生产过程产生的新分子。使用他们的武器相互连接的催化剂,自然系统与完美的形状可以创建小分子调节某些过程,也可以有有利影响人类的药用价值。当科学家们已转化植物,使这些分子,植物通常只能做少量的这些材料。另一方面,合成化学家们已经能够利用他们的知识的可伸缩的合成药物分子,相对而言,更多的atom-economic试剂和催化剂,生产一样的药物如安定、布洛芬和对乙酰氨基酚。我们现在在一个位置我们可以访问不同的化学反应,了解设计的力量,和机器学习技术,如分子和材料可以取代,甚至改进自然生物学功能。

信息是关键

革命性的发现如氢键、核糖体DNA双螺旋结构和帮助通知化学家生物系统如何工作的,以及基本原则支配自然的态度来解决问题。很明显从这些自然的,最复杂的方面是其处理信息的能力——一种技能自然是目前远优于化学家。这是化学家们应该画最有灵感来自。加上适当的化学物质的使用compartmentalise不同细胞组件,代谢的能量来源,和催化的化学反应是自然原因生活如何增殖的关键。然而,我们必须认识到,这样做是第一批材料性质用途,但不一定是最好的。例如,化学家现在使用许多工业规模的钯催化剂影响化学转换尺度和化学选择性远优于在本质上类似的反应。

发现已经复制的技术。相对自然眨眼的眼睛,过去的一个世纪,科学家们确定基因编辑方法,基因组测序和氨基酸测序。这些进一步培育技术,杂交与化学、生物学和这些自然过程更精确地瞄准化学问题,如酶的定向进化和半合成天然产物。

大自然的挥霍图书馆为我们提供了一个工具,在分子进化了几千年,解决问题。一定,我们必须利用这些工具,但他们应该补充那些我们人为地制造。我们需要看一下问题自然解决,但是专注于使用我们自己的设计工具。这种精神使我们更接近实现杂交chemistry-biology工具箱,免费行李的进化,修复自然障碍,引起疾病。这是最好的方式,推动化学科学的边界和最合适的方法为我们的灵感来自大自然。