Dokážeme vytvoriť základné molekuly života?
Autori novej štúdie využili silu superpočítača HiPerGator, aby simulovali vznik komplexných molekúl.
Všetok život na Zemi sa skladá zo štyroch základných molekúl. Sú nimi bielkoviny, uhľovodíky, lipidy a nukleové kyseliny. Každá z týchto štyroch kategórií je pre život nenahraditeľná. Výskumníci z University of Florida sa vo svojej novej práci pokúšali zistiť, ako môžu tieto molekuly vzniknúť prirodzene v správnom prostredí.
Na to použili najrýchlejší superpočítač v Spojených štátoch, HiPerGator. Tento superpočítač za pomoci umelej inteligencie premieňa odbor molekulárnej vedy. Pred desiatimi rokmi museli vedci pracovať so simuláciami, ktoré mohli vytvoriť na normálnych počítačoch. V rámci novej štúdie však využili schopnosti superpočítača a vytvorili experiment, ktorý zahŕňal 22-miliónov atómov. Podarilo sa im identifikovať 12 aminokyselín, tri nukleobázy, jednu mastnú kyselinu a dva dipeptidy.
“Naše predchádzajúce výskumy nám dovolili použiť umelú inteligenciu na kalkulovanie energií a síl molekulárnych sústav. Výsledky boli identické ako výsledky vysokoúrovňovej kvantovej chémie, no približne miliónkrát rýchlejšie,” tvrdí Adrian Roitberg, jeden z autorov štúdie.
Roitberg sa venuje výskumu chemických reakcií už šesť rokov. Tvrdí, že otázka, či dokážeme vytvoriť základne molekuly života, bola už v minulosti vyslovená. Limitácie výpočtových technológií však vedcom až donedávna bránili nájsť odpovede. Predchádzajúce kalkulácie pracovali s malým počtom atómov a tým pádom nedokázali preskúmať časovú os potrebnú na získanie hľadaných výsledkov.
Autorov štúdie prekvapil výkon počítača
V rámci novej štúdie pracoval superpočítač HiPerGator naplno, tvrdia autori. To im umožnilo v reálnom čase pozorovať formáciu takmer každej aminokyseliny a niekoľko mimoriadne komplexných molekúl.
Táto štúdia je súčasťou väčšieho projektu, ktorého cieľom je odhaliť ako sa môžu komplexné molekuly vyformovať zo základných stavebných kameňov. Tieto výskumy chcú zautomatizovať prostredníctvom obrovských počítačových simulácií. Autori štúdie sa spojili s ďalšími odborníkmi, vrátane technických expertov spoločnosti NVIDIA.
Neprehliadnite
Vďaka spolupráci s expertmi vedci dokázali optimalizovať a škálovať simuláciu. V konečnom dôsledku dokázali analýzu zvládnuť za sedem hodín, pričom v bežnom prípade takáto práca trvá tri dni. Výskumníkov prekvapili nielen výsledky, ale aj krátky čas, za ktorý HiPerGator vedcom tieto výsledky poskytol, čo označujú za prelomové.
Výsledky práce pomáhajú vedcom lepšie pochopiť ako vznikli komplexné molekuly. Ďalšou dobrou správou pre vedcov bolo, že superpočítač takúto prácu zvládol. Tým sa otvárajú dvere aj pre ostatných výskumníkov, ktorí môžu v ďalších prácach viac preskúmať formáciu prvých komplexných molekúl.
Stačí sa pozrieť okolo seba a uvidíte, že Zem je plná života. Hoci máme nejakú predstavu ako život na planéte mohol vzniknúť, stále nedržíme v rukách všetky časti skladačky. Pochopenie toho, ako život na planéte presne vznikol, by nám mohlo výrazne pomôcť aj pri hľadaní života za hranicami našej sústavy. Autori štúdie veria, že ďalšie výskumy prinesú viac odpovedí.
Komentáre