Знание-сила 1997 № 01 (835)

Еще одна впечатляющая область применения микроприводов — управление масштабным воздействием малых возмущений. Крыло самолета, например, создает и изменяет вихревые потоки во время полета. Микроустройства могут обнаруживать и видоизменять эти завихрения, используя небольшие закрылки, способные мгновенно опускаться. Набор таких приспособлений вполне способен изменить воздушный поток, создаваемый всем крылом.

Несмотря на близкое родство микроэлектроники и микромеханизмов их отношения сейчас выглядят, скорее как несчастный брак. Например, отдельные компоненты микромеханизмов — миниатюрные зубцы, необходимо подвергать высокотемпературной обработке. Без такой обработки они «заворачиваются, как картофельные чипсы», уверяет Пол Макуортер, руководитель отдела интеллектуальных микросистем Национальной лаборатории Сацдия, штат Нью-Мексико, одного из основных центров разработок в области микроэлектромеханических систем. Но при обработке почти готовых микроэлектронных схем в условиях высоких температур они разрушаются, так как плавятся алюминиевые соединения и выводятся химические примеси, добавляемые к полупроводникам, чтобы изготовить транзисторы и другие микродетали.

Макуортер и его коллеги разработали новую технологию, которая поможет решить эту проблему. Проложив «траншею» в кремниевой пластине, они построили микромеханизм внутри нее, а затем подвергли пластину тепловой обработке. После чего заполнили желобок двуокисью кремния до выравнивания поверхности. Затем изготавливается микроэлектронная часть, а в самом конце цикла оксид кремния вытравляется, и механическая часть выходит на поверхность.

Что нас ждет в будущем? Общий рынок микромеханизмов оценивается к двухтысячному году в четырнадцать миллиардов долларов (а рынок персональных компьютеров в 1996 году равнялся десяти триллионам долларов). Подобное расширение рынка будет в значительной степени обязано взрывообразному увеличению областей применения сегодняшних датчиков. Микромеханизм может стоить несоизмеримо меньше, чем все устройство, куда он входит, но его рабочие характеристики, размер и вес станут ключевыми для победы над конкурентами. Также будут появляться все более сложные датчики. Сейчас, к примеру, большое внимание уделяется разработке инерциальных систем управления автомобилем. Помимо акселерометров, для таких систем понадобятся гироскопы, которым необходимы постоянно вращающиеся или вибрирующие детали. Эти активные приборы помогут установить связь между датчиками и приводами.

В конце концов появятся и более сложные приводы на основе миниатюрных двигателей и моторов. Первоначально они скорее всего будут применяться в оборонной промышленности для управления орудиями.

Тем временем одним из самых популярных изображений мнкроустройств остается крошечный робот, свободно путешествующий по кровеносным сосудам человека. Насколько это реально — покажет время.

По материалам зарубежной печати подготовил

Кирилл КУЗНЕЦОВ.

Игорь Лалаянц

Зачем он нужен, этот мужской пол?

Причуды пола

Эмпедокл, живший в городе Акрагас на Сицилии (нынешний Агридженте на западном берегу острова) и погибший в 490 году до новой эры при извержении Этны, писал, что поначалу миротворящий «космос» сотворил обоеполые деревья. Но затем вмешался Хаос с его Эросом и Полемосом — Любовью и Ненавистью - и разделил все живое на два пола.

Однако Хаос не довел дело до конца, поэтому время от времени рождаются тут и гам потомки Гермеса и Афродиты (во Флоренции среди сокровищ Медичи довелось видеть прекрасную камею III века до новой эры с изображением гермафродита). Аристофан на пиру у Платона тоже рассказывал, что поначалу люди были обоеполыми андрогинами, то есть «мужеженами» по-гречески. Но затем Зевс, убоявшись силы андрогинов, рассек их пополам, после чего люди и бродят по свету в поисках своей половинки. Е. Баратынский, современник Пушкина, так изложил это в стихах:

Зевес, любя семью людскую,

попарно души сотворил

И наперед одну мужскую с одною

женской согласил.

Аристотель утверждал, что пол будущего ребенка определяется темпераментом отца. А еще он утверждал, что если во время случки овца стоит головой к северу, то родится барашек. Греки также полагали, что мальчики рождаются из семени, проистекающего из правого семенника-тестикула, поэтому если не хочешь девочек, то перевяжи левый тестикул.

В этом отношении Лукреций Кар, автор поэмы «О природе вещей», был более прозорливым, когда писал, что Венера «производит детей жеребьевкой». Для древних было загадкой, что:

Как женщин рождать способно отцовское семя,

Так материнская плоть — произвесть и мужское потомство.

И последнее: на Руси говаривали, что если беременная выступает левой ногой вперед, то будет мальчик.

А теперь перенесемся в конец XX века с его рациональным, а не мифологическим подходом к генетике пола. Известно следующее. У человека двадцать три пары хромосом, одна из которых называется «половой», поскольку наличие этих хромосом в норме определяет тот или иной пол человека. Женская хромосома получила название X («икс»), а мужская — Y («трек»). В мужской хромосоме имеется ген мужского пола, в женской — женского. Долгие поиски этих генов дали им довольно необычные названия: «секс-регион Y» (SRY) для мужского пола и ДСС — аббревиатура английского выражения «дозасенситивный секс», то есть пол, чувствительный к дозе (гена).

Что имеется в виду? При «переносе» — экспериментальном или в результате естественной мутации — гена мужского пола на Х-хромосому рождаются мальчики или самцы с хромосомами XX, то есть хромосомные организмы женского пола. Такие самцы и мужчины бесплодны. В 1991 году международный научный журнал «Нейчур» вышел с фотографией подобного мышиного самца на обложке, полученного в результате переноса гена SRY в эмбрионы самок. На фотографии были отчетливо видны пенис и недоразвитые тесгикулы, которые не вырабатывали спермиев.

Бортоломеус Спрангер. «Салманида и Гермафродит». В греческой мифологии Гермафродитом назывался сын Гермеса и Афродиты, соединенный богами с нимфой Салманидой так, что их тела образовали единое целое.

При мутации гена SRY рождаются девушки XY (в одном случае мутация соответствовала замене всего-навсего одной- единственной буквы генетического кода). Обычно такие «девушки» в восемнадцать — девятнадцать лет обращаются к Врачам с жалобами на отсутствие менструаций. Тогда-то и обнаруживается, что они на самом деле хромосомные юноши.

Но бывает и обратная ситуация, когда происходит дупликация, или удвоение зоны ДСС в Х-хромосоме. В таких случаях получается, как в известной загадке про черную корову, которая всех быков поборола. Двойная «доза» гена женского пола подавляет активность SRY, в результате чего происходит «реверсия» мужского пола и рождаются девочки с набором хромосом XV. Это открытие показывает меру «чувствительности» сексуального развития организма к дозе гена женского пола ДСС. Таким образом, ДСС является, как писали ученые, «переключателем», эдакой железнодорожной стрелкой для перевода рельсов с мужского на женский путь развития. Как же это происходит?

Для ДСС это пока не известно, поскольку пока еще не выделен белковый продукт данного гена. А вот с белком SRY в самое последнее время все прояснилось очень четко. Он является так называемым транскрипционным фактором, то есть белком, рейдирующим транскрипцию, или «считывание» гена. Какого?

Известно, что все организмы — ограничимся в данном случае млекопитающими — начинают развиваться как женские. А затем, примерно к концу второго месяца внутриутробного развития плода, происходит — при наличии нормального гена мужского пола — переключение на мужское развитие. При этом зачатки яичников превращаются в тестикулы и начинают свое путешествие наружу, вон из тела. Фаллопиевы трубы преобразуются в семяпроводы, семенные канатики, срамные губы срастаются и дают мошонку, а клитор превращается в пенис.