Nature is the grandmaster when it c

Nature is the grandmaster when it comes to building extraordinary materials and molecular machines—one atom, and one molecule, at a time. Masterworks include such materials as minerals, well-ordered clays and photonic crystals, and, in the biological world, composites of inorganic and organic shells, pearls, corals, bones, teeth, wood, silk, horn, collagen, muscle fibers and extracellular matrices. Multifunctional macromolecular assemblies in biology, such as hemoglobin, polymerases, ATP synthase, membrane channels, the spliceosome, the proteosome and ribosomes, are all essentially exquisitely designed molecular machines (Table 1).

Through billions of years of prebiotic molecular selection and evolution, nature has produced a basic set of molecules that includes 20 amino acids, a few nucleotides, a dozen or so lipid molecules and two dozen sugars as well as naturally modified building blocks or metabolic intermediates. From these seemingly simple molecules, natural processes are capable of fashioning an enormously diverse range of fabrication units, which can further self-organize into refined structures, materials and molecular machines that not only have high precision, flexibility and error-correction capacity, but also are self-sustaining and evolving.

Indeed, nature shows a strong preference for bottom-up design, building up molecular assemblies, bit by bit, more or less simultaneously on well-defined scaffolds. Take, for example, egg formation in oviparous animals. The fabrication of an egg involves not only the creation of the ovum, its various protective membranes and accompanying nutritive materials (i.e., yolk) but also simultaneous synthesis of the eggshell from an extremely low concentration of calcium and other minerals, all in a very limited space. Oviparous animals synthesize eggshell against an enormous ionic and molecular concentration gradient as a result of the high levels of minerals at the site of eggshell assembly. Similar challenges are overcome in dental tissues when they form teeth during early childhood.

Nature accomplishes these feats effortlessly, yet recreating them in the laboratory represents an enormous challenge to the human engineer. The sophistication and success of natural bottom-up fabrication processes inspire our attempts to mimic these phenomena with the aim of creating new and varied structures with novel utilities well beyond the gifts of nature.

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ธรรมชาติเป็นแกรนด์มาสเตอร์เมื่อมันมาถึงการสร้างวัสดุพิเศษและเครื่องหนึ่งโมเลกุลอะตอมและโมเลกุลในเวลา ผลงานชิ้นเอกรวมถึงวัสดุเช่นแร่ธาตุดินเหนียวดีสั่งซื้อและโทนิคคริสตัลและในโลกชีวภาพคอมโพสิตของเปลือกหอยนินทรีย์และอินทรีย์ไข่มุกปะการังกระดูกฟัน, ไม้, ผ้าไหม, ฮอร์น, คอลลาเจนเส้นใยกล้ามเนื้อและการฝึกอบรมนอก . มัลติฟังก์ชั่ประกอบโมเลกุลในทางชีววิทยาเช่นฮีโมโกล, polymerases, เทสเอทีพีช่องเยื่อ spliceosome, proteosome และไรโบโซมล้วนเป็นหลักที่ออกแบบอย่างสวยงามเครื่องโมเลกุล (ตารางที่ 1). ผ่านหลายพันล้านปีของการเลือกโมเลกุล prebiotic และวิวัฒนาการธรรมชาติ มีการผลิตชุดพื้นฐานของโมเลกุลที่มีกรดอะมิโน 20, นิวคลีโอไม่กี่โหลหรือโมเลกุลของไขมันและน้ำตาลเพื่อให้สองโหลรวมทั้งการปรับเปลี่ยนตามธรรมชาติการก่อสร้างตึกหรือตัวกลางการเผาผลาญอาหาร จากโมเลกุลเหล่านี้ดูเหมือนง่ายๆ, กระบวนการทางธรรมชาติมีความสามารถในสมัยหลากหลายอย่างมากของหน่วยผลิตซึ่งสามารถต่อตนเองจัดเป็นโครงสร้างการกลั่นวัสดุและเครื่องโมเลกุลที่ไม่เพียง แต่มีความแม่นยำสูงมีความยืดหยุ่นและความสามารถในการแก้ไขข้อผิดพลาด แต่ยัง ได้ด้วยตนเองอย่างยั่งยืนและการพัฒนา. อันที่จริงแสดงให้เห็นลักษณะการตั้งค่าที่แข็งแกร่งสำหรับการออกแบบด้านล่างขึ้นสร้างขึ้นประกอบโมเลกุลบิตโดยบิตมากขึ้นหรือน้อยลงพร้อมกันในโครงที่ดีที่กำหนด ใช้ตัวอย่างเช่นการสร้างไข่ในสัตว์ไข่ การผลิตไข่ที่เกี่ยวข้องกับการไม่เพียง แต่การสร้างไข่, เยื่อป้องกันต่าง ๆ และวัสดุทางโภชนาการประกอบ (เช่นไข่แดง) แต่ยังสังเคราะห์พร้อมกันของเปลือกไข่จากความเข้มข้นต่ำมากของแคลเซียมและแร่ธาตุอื่น ๆ ทั้งหมดในที่ จำกัด มาก ช่องว่าง สัตว์ไข่สังเคราะห์เปลือกไข่กับการไล่ระดับความเข้มข้นของไอออนและโมเลกุลอย่างมากเป็นผลมาจากระดับสูงของแร่ธาตุที่เว็บไซต์ของการชุมนุมเปลือกไข่ ความท้าทายที่คล้ายกันจะเอาชนะในเนื้อเยื่อฟันเมื่อพวกเขาในรูปแบบฟันในช่วงวัยเด็ก. ธรรมชาติสำเร็จเหล่านี้ได้อย่างง่ายดายอวดยังสร้างพวกเขาในห้องปฏิบัติการหมายถึงความท้าทายอย่างมากที่จะวิศวกรของมนุษย์ ความซับซ้อนและความสำเร็จของกระบวนการผลิตด้านล่างขึ้นตามธรรมชาติเป็นแรงบันดาลใจความพยายามของเราที่จะเลียนแบบปรากฏการณ์เหล่านี้มีจุดประสงค์ในการสร้างโครงสร้างใหม่และแตกต่างกันกับสาธารณูปโภคนวนิยายดีกว่าของขวัญจากธรรมชาติ

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

ธรรมชาติ คือ ปรมาจารย์ เมื่อมันมาเพื่อสร้างวัสดุพิเศษและเครื่องอะตอมโมเลกุลและโมเลกุล ในเวลา ผลงานชิ้นเอกรวมถึงวัสดุ เช่น แร่ธาตุ คือ สั่งให้ดินและผลึกโฟโตนิกส์และในโลกทางชีวภาพ คอมโพสิต นินทรีย์และอินทรีย์เปลือกหอยไข่มุก , ปะการัง , กระดูก , ฟัน , ไม้ , ผ้าไหม , ฮอร์น , คอลลาเจนเส้นใยกล้ามเนื้อและ extracellular เมทริกซ์ โดย macromolecular แอสเซมบลีในชีววิทยา เช่น ฮีโมโกลบิน polymerases ATP synthase , ช่อง , spliceosome เมมเบรน , ไรโบโซมโปรตีโอโซมและเป็นหลักที่ออกแบบมาอย่างประณีตโมเลกุลเครื่องจักร ( ตารางที่ 1 ) .

ผ่านพันล้านปีของพรีไบโอติกโมเลกุลการวิวัฒนาการธรรมชาติได้ผลิตชุดพื้นฐานของโมเลกุลที่ประกอบด้วยกรดอะมิโน 20 ตัว ไม่กี่คู่ , โหลหรือดังนั้นโมเลกุลของไขมันและน้ำตาล 2 โหล ตลอดจนธรรมชาติดัดแปลงอาคารบล็อกหรือการเผาผลาญอาหารตัวกลาง จากโมเลกุลเหล่านี้ดูเหมือนง่ายๆกระบวนการธรรมชาติมีความสามารถในการทำที่หลากหลายมหาศาลของหน่วยสร้างซึ่งสามารถเพิ่มเติมการจัดระเบียบในตนเองบริสุทธิ์ โครงสร้าง วัสดุ และเครื่องจักรโมเลกุลที่ไม่เพียง แต่มีความแม่นยำสูงมีความยืดหยุ่นและความสามารถในการแก้ไขข้อผิดพลาด แต่ยังเป็นอย่างยั่งยืนและการพัฒนา

แน่นอน ธรรมชาติแสดงให้เห็นความต้องการที่แข็งแกร่งสำหรับการออกแบบจากล่างขึ้นบน การประกอบโมเลกุลบิตโดยบิตมากกว่าหรือน้อยกว่ากำหนดพร้อมกันบนนั่งร้าน ยกตัวอย่างเช่น