如果地球上只有植物，不管是如何的绿色葱郁，总还是缺乏趣味，因此当动物也出现的时候，这个星球才真正热闹起来。顾名思义，动物之所以能够活跃气氛的关键，就是能够自主运动，而自主运动的关键，则是在于动物具有能够自主收缩舒张的肌肉组织。
不过，尽管地球上的动物千奇百怪，给地球带来了植物所不具有的活力，但它们的肌肉的分子机制却并不是完全崭新的革命性的设计，而是造物主参照了任何细胞里面都已经具有的运动以及物质搬运系统，稍微作了点修改，就构造出了肌肉的分子机制。即仍然是沿用了所谓分子马达的设计，利用一种称为肌球蛋白的分子马达，通过水解高能的三磷酸腺苷（ATP）分子，而把ATP里面所蕴涵的化学能直接转换为机械能，然后肌球蛋白以肌动蛋白丝为轨道进行定向移动，从而驱动了肌肉细胞的收缩。可见造物主其实是非常懒，也非常聪明，同一种分子机制被用来实现多种多样的功能。
所谓分子马达，是对一大类广泛存在于细胞内部的能够把化学能直接转换为机械能的酶蛋白大分子的总称，用一个时髦的词汇，它们都是纳米机器。一个细胞就是一包浓汤，各种生命活动的主要机械驱动力，是溶质的扩散与渗透。但细胞内部的生命活动并不能完全依靠这种随机性的热运动，还是得需要能够实现定向机械运动的机制。例如在真核细胞内，众多的化学工厂都需要通过沿着细胞骨架与微管系统进行物质输运来获得原料﹑发送产品等；而在基本的DNA复制过程中，DNA需要定向的解链才能把自己的遗传信息复制给新的DNA分子；在细胞有丝分裂期间，染色体的分离同样需要作定向而精确的机械运动，而不是简单的热运动足以驱动完成的。为此，造物主的设计是让分子马达来完成所有这些定向机械运动。
从运动形式上来分类的话，分子马达包括线性推进和旋转式两大类。其中线性推进式分子马达是把化学能直接转化为机械能，从而使得马达分子自身能够沿着一条线性轨道作定向移动。主要包括用来驱动肌肉以及在细胞内搬运小泡等物质的肌球蛋白（myosin）、专门在微管上定向跑动的驱动蛋白（kinesin）、参与DNA解链的DNA解旋酶（DNA helicase）和参与RNA聚合的RNA聚合酶(RNA polymerase)等。其中肌球蛋白是以肌动蛋白丝为轨道定向移动；驱动蛋白则是以微管为轨道，在微管上面作定向移动。它们具有类似的构型与类似的运动状态，负责搬运物质和肌肉收缩。DNA解旋酶则在DNA复制过程中，以DNA分子为轨道，象解开拉链的拉链头一样，负责把DNA双链分开为两条互补单链；RNA聚合酶在DNA转录过程中，以DNA模板为轨道移动，参与RNA的聚合工作。与前面三种分子马达需要与ATP水解相偶联不同，RNA聚合酶工作所需要的能量来自核苷酸的聚合及RNA的折叠反应。
旋转式的分子马达也是通过水解ATP把化学能直接转化为机械能，不过它们的结构与它们的“马达”名称更加贴切，因为它们象马达一样，由一个定子与一个转子组成，依靠定子和转子之间的旋转运动来完成工作任务。最典型的旋转式分子马达是F1-ATP酶。它由两部分组成，一部分镶嵌在线粒体膜上，另一部分暴露在膜外。镶嵌在膜上的部分有三个亚基构成质子通过线粒体膜的通道，当质子流经这样的通道时产生力矩，从而推动暴露在膜外的亚基的旋转，成为线粒体重要的运输工。
鉴于分子马达的重要性与趣味性，它的工作细节一直是人们最感兴趣的研究课题。例如分子马达究竟是如何沿着轨道运动的，是如何决定它的运动方向的，其运动又是如何与ATP的水解过程相偶联的，这些都是前沿科学家们正在仔细研究的问题。
最近一组科学家利用基因技术，使得一种驱动蛋白在一个特定部位发生突变，然后发现这种本来在正常情况下，只能沿着微管从正极向负极运动的分子马达，也能够从负极向正极运动。这就说明至少驱动蛋白的运动方向，并不是通过与微管相互作用来决定的，而可能是完全由驱动蛋白自身来决定的，当然目前我们还不知道决定方向的机制细节是什么。
那么线性推进的分子马达是如何沿着轨道移动的呢？一直以来存在两种模型，即一种观点认为分子马达象蠕虫一样沿着轨道平缓蠕动，另一种观点认为分子马达象人一样沿着轨道大步行走。已经有迹象表明，驱动蛋白正是象人一样行走的，它的两个头部交替与微管结合，沿着微管而步行，其步幅大概是8纳米，在其步行过程中通过发生一定的构象变化，而实现把ATP化学能转变为蛋白分子自身的机械移动。
当然要确切地证实分子马达是象人一样地步行，最好是能够直接看到分子马达的行进步态，这样我们就不得不寻找能够对分子马达进行偷窥的摄像机，幸好，现代光学技术的发展，已经能够提供这样的工具了。
偷窥分子马达的难点在于分子马达太小，一般都只有几十个纳米大小。科学家们找到的解决之道是，使用荧光分子作为标记物，标记在分子马达的运动部位，再利用荧光显微镜实时观测发出荧光的分子马达的“腿”，就可以直接看到分子马达的窈窕步态了。但问题是如何精确操作荧光分子，并精确定位到分子马达的特定运动部位，这就得感谢诞生于20世纪80年代物理实验室的光钳技术了。
首先把荧光分子与一个足够小的硅珠或聚苯乙烯珠结合起来，再用一束特定的激光光束照射这个微珠。这束特定的激光光束在空间产生特定的光场强度变化，从而对微珠产生一种梯度压力，驱使它向光束中心移动，并使其稳定在光束中心位置。这样，激光束的作用就象是一把“钳子”，能够把微珠钳住，并使其随光束任意移动，就可以把微珠放置到分子马达的特定部位，并与分子马达结合起来，从而做到了对分子马达进行精确定位标记。经过这样标记的分子马达，就象黑夜里脚穿荧光鞋的人，再黑也能够看清楚他走路的步伐。
光钳技术还有很多巧妙的应用，例如在把微珠与分子马达结合在一起后，光钳并不释放微珠，而是一直钳住，再通过加入ATP启动分子马达，就可以测量分子马达运动时所产生的力。而正在研制的光钳还将能够改变钳制力的大小，这样就能够进一步有目的地调节分子马达的工作状态，从而研究影响分子马达的各种因素。至于运用光钳对细胞进行各种精细加工，则更是花样百出，前途远大。
正是由于运用了成熟的光钳技术，最近一组科学家就做到了在显微镜下面实时地观测到分子马达长达的100多秒的步行过程，从而确证了一种肌球蛋白分子马达正是象人一样靠双腿步行的。
这次被成功偷窥的是肌肉肌球蛋白的堂兄弟，被称为肌球蛋白V，它的工作不是驱动肌肉细胞的收缩，而是在细胞内部输运小泡，小泡里面包含了各种专用的酶以及蛋白质，因此可以说肌球蛋白V是细胞内部的专业邮递员。
肌球蛋白是包含18个不同子类的一大类蛋白分子马达，但它们和驱动蛋白一样，在构型上都属于一种二聚体，包含明显伸出的两个“头”，用于附着在肌动蛋白丝上面，这里我们干脆把它们称为“腿”。通过把一个荧光微珠附着在肌球蛋白V的一条腿上面，再使用荧光显微镜对被标记的分子马达进行观测。他们对长度的测量误差是小于1.5纳米，而时间测量的分辨率是0.5秒。结果发现每水解一个ATP分子，该分子马达的标记腿就要摆动达74纳米的距离，而该分子马达本身沿着肌动蛋白丝移动了37纳米的距离。这个差别很好理解，因为我们人走路也一样，如果每条腿迈出的步伐距离都是1米，那么在一条腿完成1步的同时，我们的身体实际移动距离是1米的一半。
细致的观察表明，肌球蛋白V的迈步过程和人一样，也分为3个状态：首先是所谓的启动步，即后腿上有一个空位，用来与ATP结合，当环境中ATP的浓度足够高，这样该空位结合ATP的几率也高。而一旦结合上一个ATP，该后腿的构型开始发生变化，即可脱离肌动蛋白丝的束缚，相当于抬起了后腿，这时ATP开始水解，生成ADP与无机磷酸盐，同时释放化学能，而这个化学能直接导致肌球蛋白V整个构型的进一步变化，其效果就是该后腿向前迈进，跨过约74纳米的距离，成为前腿，带着继续附着在腿上的ADP和无机磷酸盐，再一次结合到肌动蛋白丝上面，这就进入了其步行的第2个状态，在这个迈步过程中，就达到了负载小泡沿着肌动蛋白丝移动的目的；然后其前腿上的无机磷酸盐脱落，进入其步行的第3个状态；这时肌球蛋白再脱落其后腿上面在上一个迈步过程中留下来的ADP，从而在后腿上面出现一个可以结合ATP的空位，这样肌球蛋白V就返回到了第1状态。
可以看到，一个肌球蛋白是不是停留在肌动蛋白丝上面不动，关键步骤是启动步，即看外界环境是不是存在足够浓度的ATP，一旦有ATP结合到后腿上面的空位上，就开始了向前迈一步的程序，而如果外界ATP浓度比较低，则肌球蛋白V将不得不一直等待ATP分子的到来。当然这个间隔时间也依赖于从第3状态回到第1状态时，后腿上的ADP是不是能够及时地脱落。
科学家们为了更加确凿地证实这种步行方式，变换了很多花样来观测肌球蛋白分子马达的步行，例如把肌球蛋白二聚体拆开，或者通过基因技术让肌球蛋白在它的“腿部”发生变异，变得更短等等，从而获得了更多的关于肌球蛋白步行姿态的信息；同时在实验的观测技术方面，目前也达到了空间1纳米分辨率和时间500毫秒分辨率的程度，并且能够连续“偷窥”一个分子马达的步行长达100秒以上的时间。
不过目前对于马达分子的步行仍然还有很多细节不清楚，因为毕竟我们只是看到了肌球蛋白分子的“腿”的迈动过程，对于这个过程中所涉及到的诸多化学反应，例如ATP的水解﹑各个步骤当中ATP的结合与ADP和无机磷酸盐的脱离﹑蛋白分子马达的构型变化等等，都还没有更加细致的认识，目前科学家们正在使用更加先进的光钳以及光学探测器技术，来偷窥分子马达更多的秘密，从而彻底揭晓造物主偷懒的技巧。