Tieto nanostroje druhej generácie zložené nielen z proteínov dokážu robiť všetko to čo dokážu bielkoviny, no i mnoho iného. Obzvlášť niektoré budú slúžiť ako zdokonalené zariadenia pre tvorbu molekulárnych štruktúr. Budú schopné fungovať vo vákuu či v kyslom prostredí, za mrazu i varu. V závislosti od dizajnu budú tieto enzýmom podobné zariadenia druhej generácie schopné použiť ako náradie skoro každú z reaktívnych molekúl ktoré dnes využívajú chemici - no použijú ich presne tak ako im program prikáže. Budú z atómov vytvárať skoro každý možný vzor, pridávajúc ich po troškách k matric až dokým komplexná štruktúra nebude kompletná. Nazvime takéto zariadenie Assembler či Tvariteľ.

Keďže budú assemblery schopné umiestniť atómy skoro do akéhoľvek rozumného usporiadania, umožnia nám postaviť čokoľvek čomu zákony prírody dovolujú existovať - napríklad ďalšie assemblery. Dôsledky budú viac ako prekvapivé pretože naše momentálne , "hrubohmotné", nástroje nám umožňujú preskúmať iba malú časť priestoru možností ktoré zákony prírody umožňujú. Assemblery otvoria dokorán okno do sveta nových technológií.

Pokroky v medicíne, výskume vesmíre, informačných technológiách , výrobe - a vojne - všetky závisia na našej schopnosti zoskupovať a umiestňovať atómy. S assemblermi budeme schopný prebudovať náš svet, alebo ho budeme môcť zničiť. Preto je zdá sa mi múdre vrátiť sa o krok späť a pozrieť sa na túto výzvu s chladnou hlavou, takže si budeme istí že assemblery a nanotechnológie niesú iba futurologickým bludom.

Vo všetkom čo som doposial opísal som sa opieral o fakty overené experimentmi v oblasti chémie či molekulárnej biológie. Častokráť ľudí zaujímajú odpovede na otázky ukryté v oblasti fyziky a biológie. Tieto otázky vyžadujú odpoveď.

Nebude princíp neurčitosti známy z oblasti kvantovej fyziky neprekonateľnou prekážkou v činnosti molekulárnych strojov?

Tento princíp - okrem iného - hovorí že častice sa nemôžu ľubovoľne dlhý časový interval zdržiavať na presne určenom mieste. Heisenbergov princíp istotne obmedzuje molekulárne stroje v tom čo môžu robiť a v tom čo robiť nemôžu, tak ako obmedzuje všetko ostatné. Napriek tomu však výpočty naznačujú že princíp neurčitosti kladie ibe zopár dôležitých obmedzení v prípade že hovoríme o umiestňovaní atómov v tom zmysle ktorý tu práve rozoberáme. Kvôli princípu neurčitosti je nepriehladná pozícia elektrónov , pravdupovediac je to práve táto nepriehľadnosť ktorá určuje samotnú veľkosť a štruktúru atómov. V porovnaní s elektrónom má však atóm ako celok relatívne presne určenú pozíciu v priestore danú jeho masívnym jadrom. Molekuly by neexistovali pokiaľ by atómy nezostávali na jednom mieste dostatočne určite. Človek nepotrebuje študovať kvantovú mechaniku aby dôveroval týmto tvrdeniam pretože molekulárne stroje ktoré nachádzame v bunkách jednoznačne ukazujú že molekulárne stroje fungujú.

A čo molekulárne tepelné vibrácie? Nebudú príčinou vysokej nespoľahlivosti týchto strojov?

Tepelné vibrácie nám budú spôsobovať väčšie problémy ako princíp neurčitosti , no i tu nám existujúce molekulárne stroje ukazujú že sú schopné pracovať pri normálnych teplotách. Napriek tepelným vibráciám robí mašinéria na kopírovanie DNA v niektorých bunkách menej ako jednu chybu na viac ako 100,000,000,000 operácií. No aby sa dosiahla takáto presnosť používajú bunky špeciálne zariadenia - ako je napríklad enzým DNA polymeráza I - ktoré overujú správnosť kópie a opravujú ju. Assemblery budú potrebovať podobné kontrolné a opravné schopnosti v prípade že budú chcieť dosiahnuť dôveryhodné výsledky.

Bude radiácia spôsobovať zlyhávanie molekulárnych strojov?

Vysokoenergetická radiácia dokáže narušiť chemické väzby a poškodiť tak molekulárne zariadenie. Živé bunky nám však ukazujú že riešenie existuje: dokážu existovať roky rokúce vďaka neustálemu opravovaniu a nahradzovaniu radiáciou poškodených častí. Keďže sú však jednotlivé zariadenia také malinkaté, predstavujú príliš malý terč pre radiáciu a sú teda málokedy zasiahnuté. Pokiaľ však má byť náš nanosystém spoľahlivý , musí dokázať zniesť isté množstvo poškodenia a takto poškodené časti musia byť pravidelne opravované či nahradzované. Tento prístup je dobre známy návrhárom lietadiel, raketoplánov a satelitov.

Keďže sa evolúcii nepodarilo vytvoriť assemblery, znamená to že sú alebo nemožné, alebo zbytočné?

Predchádzajúce otázky boli vo väčšej miere zodpovedané poukázaním na fungujúcu molekulárnu mašinériu živých buniek. Je to jednoduchý a veľmi názorný príklad toho že prírodné zákony umožňujú malým zhlukom atómov chovať sa ako ovládateľné stroje schopné stavať iné nanostroje. No aj napriek ich základnej podobnosti s ribozómami, sa budú assemblery odlišovať od všetkého čo možno nájsť v bunkách. Žiadna bunka napríklad nedokáže produkovať diamantové vlákno.

Myšlienka že nové druhy molekulárnych strojov so sebou prinesú nové možnosti môže byť zarážajúca: počas mnohých biliónov rokov život nikdy neopustil svoju závislosť na bielkovinách. Znamená to teda že nové vylepšenia sú nemožné?

Evolúcia postupuje po malých krôčkoch, a evolúcia DNA prosto nemôže len tak z ničoho nič nahradiť DNA. Keďže je DNA, RNA, ribozómový systém špecializovaný na tvorbu bielkovín, život nemá v podstate žiadnu možnosť vyvinúť novú alternatívu. Život si nemôže dovoliť zastaviť a nahradiť všetky svoje staré systémy.

Zdokonalené molekulárne technológie by nás nemali prekvapiť o nič viac ako oceľová zliatina desaťkrát silnejšia ako kosti alebo medené dráty prenášajúce signály miliónkrát rýchlejšie ako nervy. Autá predbehli leopardov, lietadlá lietajú rýchlejšie ako orly a počítače už čo sa týka rýchlosti výpočtov dávno predbehli za hlavu sa chytajúcich ľudí. Budúcnosť prinesie mnohé príklady zdokonalenia biologickej evolúcie, pričom nanostroje druhej generácie budú iba jedným z nich.

Z fyzikálneho hladiska je dostatočne jasné prečo budú pokročilé assemblery schopné vytvoriť oveľa viac ako existujúce proteínové stroje. Budú programovateľné ako ribozómy, no zároveň budú schopné využívať oveľa širšiu škálu nástrojov ako všetky enzýmy v bunke dokopy. Pretože budú zložené z materiálov oveľa pevnejších a stabilnejších ako sú bielkoviny, budú schopné vydať väčšiu silu s väčšiou presnosťou a taktiež budú schopné zniesť oveľa drsnejšie podmienky. Podobne ako rameno industriálneho robota budú schopné natáčať a umiestňovať molekuly v trojrozmernom priestore podľa programových inštrukcií umožňujúc tak vytvorenie komplexných objektov. Tieto výhody im umožnia vytvoriť oveľa širšiu škálu molekulárnych štruktúr ako živým bunkám.

Obsahuje život nejaké špeciálne kúzlo nevyhnutné pre správne fungovanie molekulárnych strojov?

Človek by mohol zapochybovať o tom že umelé nanostroje sa dokážu vyrovnať nanostrojom obsiahnutým v bunke v prípade že existuje dôvod na to si myslieť že bunky obsahujú istú špeciálnu vlastnosť vďaka ktorej fungujú. Táto myšlienka sa nazýva "vitalizmus". Biológovia vitalizmus opustili pretože našli chemické a fyzikálne vysvetlenie pre každý doposiaľ študovaný aspekt živých buniek, vrátane ich pohybu, rastu a reprodukcie. Vskutku sú tieto znalosti samotnou základňou biotechnológie.

Nanozariadenia boli v sterilných skúmavkách - a mimo buniek - schopné vykonať všetky druhy činností ktoré vykonávajú v živých bunkách. Vychádzajúc z chemikálií ktoré obsahuje znečistený vzduch dokázali chemici dospieť k pracujúcim bielkovinovým strojom bez akejkoľvek pomoci od buniek. R.B. Merrifield napríklad použil chemické techniky na to aby z jednoduchých aminokyselín vytvoril pankreatickú ribonukleázu, enzýmové zariadenie ktoré rozkladá RNA molekuly. Život je špeciálny v jeho štruktúre, chovaní, a v tom ako vnútorne preciťuje onen stav "byť nažive", no zákony prírody ktoré riadia mašinériu života riadia i všetok zvyšný vesmír.

Zdá sa že táto záležitosť týkajúca sa assemblerov má niečo do seba, no prečo sa proste pohodlne neusadiť a nepočkať si na moment keď budú vyvinuté?

Čoilen obyčajná zvedavosť je dostatočným dôvodom prečo by sme mali preskúmať možnosti pred ktoré nás nanotechnológie stavajú, no existujú aj pádnejšie dôvody. To o čom tu hovoríme do 30 rokov zmení svet - pravdepodobne sa toho dožijeme my alebo naši rodinný príslušníci. A čo viac, dôsledky ktoré vyvodíme z nasledujúcich kapitol nám možno ukážu že metóda počkáme-a-uvidíme by nás mohla vyjsť pekne draho - tj. mohla by spôsobiť smrť miliónov a možno i ukončiť život na Zemi.

Môžeme teda tieto nanotechnológie začať brať vážne?

Zdá sa že áno, pretože samotný pes je zakopaný v dvoch dobre dokázaných faktoch vedy a inžinierstva:

1) Jestvujúce molekulárne stroje plnia isté základné úlohy
2) Časti slúžiace na realizáciu týchto základných úloh môžu byť vzájomne kombinované za účelom vytvorenia komplexných strojov.

Keďže chemické reakcie dokážu pospájať atómy rozličnými spôsobmi, a keďže molekulárne stroje dokážu riadiť molekulárne reakcie na základe naprogramovaných inštrukcií, sú assemblery jednoznačne možné.