Эволюционная изменчивость обеспечивается мутациями и дупликацией генов. Большое число вариантов тестируется в популяции, медленно улучшая и оптимизируя каждый компонент. Много удивительных бионаномашин, которые будут рассмотрены далее, являются свидетельством этой изменчивости. Эволюционная оптимизация создала такие утонченные и нежные наномашины, целенаправленное проектирование которых в конструкторских бюро человеческой цивилизации трудно себе даже представить.

 Структурированный ансамбль функциональных конформаций. У белков часто широкий диапазон подвижностей их частей является частью их функционирования: они используют захват цели и сложные перемещения частей для изменения и управления активностью. Более того, эти перемещения не являются переходом между несколькими фиксированными состояниями, подобно двум состояниям настенного электрического выключателя. Вместо этого эти движения приспособлены к условиям постоянного и случайного теплового движения, индуцированного водным окружением, поэтому эти движения должны рассматриваться как структурированный ансамбль многих функциональных конформаций.

Повторить, спроектировать аналогичную наномашину это задача колоссальной сложности вряд ли посильная человечеству сегодня, поскольку конструирование машин и механизмов требует полного знания и описания всех возможных конформаций в каждом состоянии. А для эволюционного "конструирования" эта задача является легкой. Эволюция делает одновременно много небольших изменений и сохраняет в потомстве только те из них, которые работают. Эволюция не проектирует ничего перед началом конструирования вместо этого она создает много, очень много прототипов и сохраняет наилучшие. Фактически эволюция создаёт широкий спектр

Единообразие ключевых процессов. Эволюция, однако, ограничена необходимостью передачи полученных усовершенствований через потомство. После того, как критически важная часть оборудования доведена до совершенства и находится в постоянной эксплуатации, очень сложно удалить её, или заменить её, или пытаться модифицировать её, поскольку при этом очень большой риск разрушения всей системы (в нашем, биологическом, случае смерть клетки). Это в частности справедливо для таких ключевых молекулярных процессов, как:

• считывание и использование генетической информации,
• производство необходимой в клетке энергии,
• размножение.

Каждый из этих процессов критически зависит от согласованной работы десятков и сотен молекулярных машин. Это привело к выдающейся унификации, единообразию и подобию, в работе на молекулярном уровне таких ключевых процессов во всех биологических системах. Все они построены из подобных основных компонентов, открытых в свое время эволюцией и использующихся с тех пор во всех последующих организмах. Конечно же, в нашей собственной инженерной бионанотехнологии мы свободны от таких эволюционных ограничений. Мы можем создавать и тестировать любую наномашину, которую только можем себе представить. Инженер

Чтобы использовать принципы, заложенные в структуру и функции созданных эволюцией биоматериалов, мы должны начинать с биомолекул и изменять их (тщательно и осторожно, аккуратно и медленно) в сторону необходимой нам бионанотехники. Но и сам эволюционный процесс, если его должным образом ускорить в лаборатории, может быть с успехом использован для конструирования бионаномашин.