Используя вычислительные ресурсы распределенной сети компьютеров, ученые-химики создали самую масштабную из известных цепей химических реакций, потенциально способных привести к образованию пребиотических молекул на ранней Земле.
В исследовании, опубликованном в журнале Chem, используя возможности технологии блокчейн, исследователи нашли способ решать задачи, выходящие за рамки финансовой сферы, которые обычно требуют дорогостоящих и труднодоступных суперкомпьютеров. В своей научной работе авторы удалось изучить все возможные комбинации химической реактивности, действовавшие на первобытной Земле, и показать, что некоторые примитивные формы метаболизма могли возникнуть даже без участия ферментов.
Для использования блокчейн-сети в расчете химических реакций, ученые в первую очередь отобрали группу исходных молекул, предположительно присутствовавших на ранней Земле, таких как вода, метан и аммиак. Они также определили, какие реакции могли происходить между этими молекулами. После этого, полученная модель использовалась для вычисления наиболее вероятных реакций на блокчейн-сети, основанной на распределенных вычислениях.
Чтобы решить эту задачу, группа ученых сотрудничала с экспертами в области компьютерных технологий, применяющими искусственный интеллект для разработки планов химического синтеза. В результате совместной работы был создан блокчейн, использующий платформу Golem, которая распределяет вычислительные процессы между сотнями компьютеров по всему миру, вознаграждая владельцев персональных компьютеров криптовалютой за предоставление вычислительных ресурсов.
Изначально сеть NOEL (Network of Early Life) включала 11 миллиардов реакций, однако впоследствии она была оптимизирована и сокращена до 4,9 миллиарда наиболее вероятных. В конечном итоге NOEL содержит фрагменты известных метаболических путей, например, гликолиз и имитация цикла Кребса, и синтез 128 простых биотических молекул, таких как сахара и аминокислоты.
Из почти пяти миллиардов проведенных реакций лишь сотни реакционных циклов продемонстрировали способность к «самовоспроизведению», когда молекулы создавали свои копии. Считается, что именно способность к саморепликации имела ключевое значение в зарождении жизни, однако большинство известных случаев требуют участия сложных макромолекул, таких как ферменты. Исследования показали, что самовоспроизведение при наличии только небольших молекул – крайне редкое явление, поэтому, по мнению авторов, данная способность возникла на более поздних этапах эволюции.
Совместные усилия химиков и специалистов в области информационных технологий не только углубили понимание ранней пребиотической химии, но и продемонстрировали, как распределенные вычисления позволяют сделать научные исследования более доступными для специалистов из небольших университетов и институтов, не располагающих суперкомпьютерными ресурсами. Внедрение блокчейн-платформ способно существенно изменить структуру масштабных вычислений, упростив их даже для организаций, не имеющих высокопроизводительного оборудования».