Az ókori polihisztor Arkhimédész egyik zseniális találmánya adta az alapötletét annak a kutatásnak, amelynek eredményeit a bioRxiv preprint-portálon publikálták az Illinois-i Egyetem biofizikusa – írja a Science magazin. Az amerikai kutatók azt állítják, hogy nagy felbontású szimulációikban a kettős spirált formázó DNS úgy viselkedik, mint egy nanoskálájú arkhimédészi csavar.

Ismert, hogy a csavarszivattyú néven is ismert arkhimédészi csavar olyan spirális pengékből áll, amelyek egy üreges hengerbe illesztett központi tengely köré vannak tekerve. Amikor a szerkezet alsó végét vízbe helyezik, a tengely forgatása lehetővé teszi a spirális pengék számára, hogy vizet merjenek, és azt a magasabb talajra emeljék.

A nanométer léptékű 3D-s verzióhoz az Illinois-i kutatók egy szén nanocsőbe helyezett DNS-molekula hossztengely körüli forgatását szimuláltak. A kettős spirált formázó térbeli struktúra csodálkozásukra ugyanolyan sikeresen emelte a csőben a vizet, mint egy valódi csavarszivattyú. A szimulációban a DNS-hélix nem a gravitációt, hanem az ebben a léptékben ugyanúgy működő koncentrációgradiens ellenében mozgatja a molekulákat az alacsony koncentrációjú területekről a magas koncentrációjú területekre.

A Science kommentárja szerint az arkhimédészi csavar, vagy bármilyen makroszkopikus szivattyú mikroszkopikus szintű adaptációja jelentős kihívást jelent. Mégpedig azért, mert a gravitáció és a tehetetlenség ebben a léptékben elhanyagolható. A biológiai szivattyúkat, például az ionokat a sejtmembránjainkon keresztül szállító fehérjéket, kémiai reakciók és elektromos gradiensek hajtják. Az amerikai kutatók szerint viszont úgy vélik, a molekuláris biológiai kutatásokban vagy a nanorobotikában van jövője az efféle adaptációknak. A DNS-ből épített molekuláris pumpák többek közt segíthetnek a „biológiai anyag elválasztásában, tisztításában vagy koncentrálásában”.