Chemiczne drzewo początków życia na Ziemi

Naukowcy z Instytutu Chemii Organicznej Polskiej Akademii Nauk zaprezentowali „chemiczne drzewo początków życia” pokazujące jak, miliardy lat temu, z prostych związków chemicznych mogły powstać cząsteczki konieczne do zapoczątkowania życia na Ziemi. Odkrycie badacze opublikowali w prestiżowym czasopiśmie naukowym „Science”.

Informacja_na_stronę_-_Chemiczne_drzewo_początków_życia_na_Ziemi_29.09.2020_AW_revised.jpg

Wystarczy kilka następujących po sobie reakcji chemicznych w odpowiednich warunkach, aby z prostych związków takich jak woda, metan, cyjanowodór, amoniak, siarkowodór oraz cząsteczki azotu powstały pierwsze związki – „cegiełki” budujące żywe organizmy, czyli na przykład aminokwasy (podstawowy budulec białek) czy nukleotydy (podstawowy budulec DNA).

Do tej pory świat naukowy dysponował pojedynczymi informacjami, jakie związki i w jakich warunkach należy połączyć, aby powstały kolejne, które mogły brać udział w powstawaniu życia na Ziemi. Jednak wciąż brakowało spójnego modelu, który pokazuje, jak powstały podstawowe elementy budulcowe żywych organizmów.

Sztuczna inteligencja w badaniach nad początkiem życia

Zespół prof. Bartosza Grzybowskiego i dr Sary Szymkuć z Instytutu Chemii Organicznej Polskiej Akademii Nauk opracował program komputerowy Allchemy. Pozwala on na przeprowadzenie symulacji reakcji chemicznych zachodzących w określonych warunkach, startując z zadanych przez użytkownika substratów.

Tym razem naukowcy – Agnieszka Wołos, Rafał Roszak i Anna Żądło-Dobrowolska – za pomocą programu Allchemy, usystematyzowali wiedzę dotyczącą reakcji chemicznych, możliwych na prebiotycznej Ziemi, które doprowadziły do powstania cząsteczek ważnych dla życia. Za pomocą algorytmu znaleźli nowe ścieżki syntezy związków biotycznych, z których świat nauki nie zdawał sobie sprawy. Następnie wyniki wybranych symulacji zostały potwierdzone eksperymentalnie.

Praca ta jest pierwszym przykładem zastosowania metod sztucznej inteligencji nie tylko do usystematyzowania wiedzy chemicznej, ale też do jej twórczego rozszerzenia na przykłady reakcji dotąd nieznanych lub wręcz uważanych za niemożliwe do wykonania.

Cały artykuł pt. „Synthetic connectivity, emergence, and self-regeneration in the network of prebiotic chemistry”, Science.