Polacy opracowali "drzewo początków życia". Odpowiada na pytania sprzed miliardów lat

Odkrycie polskich naukowców ukazało się w prestiżowym "Science". Badaczom udało się usystematyzować wiedzę dotyczącą możliwości chemicznej ewolucji życia. Prześledzili, jakie związki chemiczne mogły rzeczywiście powstawać z kilku składników, które najprawdopodobniej były obecne na naszej planecie.

Chociaż badacze od dawna wiedzą, że życie powstało z prostych związków chemicznych, to od lat starali się pokazać, że jest to możliwe, by z tak prostych składników powstało coś tak skomplikowanego, jak życie.

Odpowiedź na to pytanie miał pokazać program Allchemy, opracowany kilka lat temu przez zespół prof. Bartosza Grzybowskiego (z Instytutu Chemii Organicznej PAN i Uniwersytetu UNIST w Korei Płd.) i dr Sary Szymkuć. 

Allchemy pozwala symulować reakcje chemiczne zachodzące w określonych warunkach pomiędzy zadanymi związkami chemicznymi. Poza ogromną bazą danych naukowcy musieli wykorzystać sztuczną inteligencję, która przeanalizuje tak wiele reakcji. To właśnie z pomocą zaawansowanego komputera udało się zrozumieć, jak powstał cząsteczki życia. 

Naukowcy zanalizowali sześć związków chemicznych: wodę, cząsteczkę azotu, metan, siarkowodór, wodę, amoniak i cyjanowodór i to, jakie mogą zachodzić między nimi reakcje. Niewiele było potrzeba, by wśród reakcji powstały te odpowiedzialne za produkcję aminokwasów, lipidów, enzymów czy zasad azotowych (składników DNA). 

Naukowcy udowodnili, że te sześć podstawowych związków wystarczy, by doszło do powstania prawie 2000 nowych substancji w zaledwie kilku krokach. Przygotowanie takiego kompletnego, chemicznego "drzewa życia" i operowanie na tak ogromnej liczbie związków chemicznych wymagało wsparcia SI, która bez problemu wykonała niezbędne symulacje. 

Polacy za darmo - wraz z publikacją - udostępniają moduł Allchemy obejmujący reakcje, jakie mogły zachodzić miliardy lat temu na Ziemi. "Naukowcy mogą się tym narzędziem pobawić i sprawdzić swoje hipotezy dotyczące początków życia", zachęca dr Szymkuć w rozmowie z PAP.

Dzięki programowi Allchemy w jednym miejscu zgromadzone są wszystkie cząsteczki, które mogły powstać na prebiotycznej Ziemi. Można dzięki niemu również sprawdzić, co odróżnia cząsteczki, które przyczyniły się do powstania życia od wszystkich innych. Wśród kluczowych cech należy wyróżnić: rozpuszczalność w wodzie czy stabilność termodynamiczną. 

Prof. Grzybowski zwraca uwagę, że na "chemicznym drzewie początków życia" dość szybko pojawiają się cząsteczki, które ułatwiają zachodzenie kolejnych, zupełnie nowych typów reakcji. "To drzewo z każdym krokiem ma więc coraz więcej gałęzi. Ono samo napędza swój wzrost". Naukowiec podkreśla, że bez pomocy SI nie byłoby możliwe opracowanie tak szczegółowego opisu reakcji, które przyczyniły się do powstania życia.