本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
生物世界正在變得越來越小。當細菌首次被發現時，它們只不過是一團團，顯微鏡玻璃片下小的、有趣的形狀。更強大的顯微鏡和更精細的技術的發展開始揭示一個全新的微觀世界。
如今，微生物學家探索的世界比第一代微生物學家所能夢想的還要詳細。我們甚至可以進入細菌內部，看到細胞的內部運作以及其中奇妙的機器。細胞可以被視為一個微型的機械工廠，蛋白質形成門控通道、產生能量的轉子馬達和穿梭的轉運蛋白。這些微小的奈米機器在細胞內部完美地工作，在那裡，諸如液體粘度和粒子隨機運動之類的力變得至關重要。
那麼在細胞內部可以找到哪些奈米機器呢？其中兩個最有趣的奈米機器是ATP合酶蛋白和轉運系統，例如肌球蛋白（肌球蛋白存在於人類細胞中，而不是細菌細胞中，但更容易解釋。細菌使用類似的系統）。ATP合酶是一個非常重要的分子，因為它產生ATP，ATP是細胞的能量貨幣。它的工作原理類似於轉子；質子流過細菌膜會導致分子的膜間部分旋轉，使分子的頂部與靜止的定子摩擦，從而引起構象變化，並大量產生ATP。
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雖然ATP合酶是一個圓形轉子，但肌球蛋白轉運蛋白作為線性馬達工作，在細胞內運輸蛋白質。肌球蛋白是一種小的球狀蛋白質，帶有兩隻小腳，可以沿著長長的肌動蛋白鏈以離散的步長移動。這些肌動蛋白鏈像鐵軌一樣遍佈整個細胞，但與鐵軌不同的是，它們可以隨時拆卸和重組，以允許肌球蛋白將蛋白質拖到任何它們想去的地方。此外，肌動蛋白鏈具有方向性，由於它們的結構，肌球蛋白只會沿著它們朝一個方向移動。
由於這些都是完美工作的小型奈米機器，一個有趣的問題是工程師是否可以在細胞外部使用它們。將ATP合酶連線到固體表面並新增ATP會使馬達反向運轉（而不是從組成部分形成ATP，而是分解您給它的ATP），但仍然會導致分子旋轉。將一條長的熒光鏈連線到它上面會產生一個可見的旋轉螺旋槳（參見參考文獻2）。雖然這個實驗最初用於展示ATP合酶的工作原理，但它也具有作為奈米機器內部微型螺旋槳的潛力。
肌球蛋白更令人興奮，因為已經進行了幾項實驗來探索在人造奈米機器中使用肌球蛋白的可能性。像微型卡車一樣，肌球蛋白可以被設計成攜帶DNA和蛋白質片段，甚至無機物質，如金奈米線。使用馬達蛋白來操縱金奈米顆粒和奈米線可以構建非常小而精確的電路（參考文獻3）。
目前，這些使用細菌機器的實驗僅僅是概念驗證，旨在檢驗生物奈米機器的潛在用途，而沒有開發出完整的工作系統。然而，不僅生物世界正在變得越來越小，物理世界也是如此，隨著工程師開始設計越來越小的裝置，能夠使用細菌製造的機器可能非常實用和有用。
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參考文獻 1 = van den Heuvel, M., & Dekker, C. (2007). 電機蛋白在奈米技術中的應用 《科學》，317 (5836), 333-336 DOI: 10.1126/science.1139570
參考文獻 2 = Itoh, H., Takahashi, A., Adachi, K., Noji, H., Yasuda, R., Yoshida, M., & Kinosita, K. (2004). F1-ATPase機械驅動的ATP合成 《自然》，427 (6973), 465-468 DOI: 10.1038/nature02212
參考文獻 3 = van den Heuvel MG, Butcher CT, Smeets RM, Diez S, & Dekker C (2005). 微管運動在驅動蛋白塗層金奈米結構上的高整流效率。 《奈米快報》，5 (6), 1117-22 PMID: 15943453