算法发现六个简单的分子如何演变成生活的基石

有机合成算法映射出成千上万的反应可能会把非生物化合物转化为生命的基石35亿多年前。开始有六个简单的前兆,程序发现许多已知的以及24全新生命起源以前的分子通路,并显示如何催化和自我复制系统可能会出现。

尽管数以百计的示威活动,各种有机反应可以在早期地球发生条件下,科学界仍然只有一个零碎的了解生命的基石。这是因为这些反应的可能的组合数的数量是如此之大,分子生成迅速跳进数以万计。而合成和分析很多化合物是困难的,原则上可以使用计算机进行排序。

现在,研究者们已经是这样做的。领导的一个团队Bartosz Grzybowski和莎拉Szymkuć从500年波兰科学院编码所有已知生命起源以前的反应和六个前兆的原料——水、氰化氢、氨、硫化氢、氮和甲烷——公开使用平台Allchemy。编码的算法然后使用机械化学地图规则产生的组合。

运行程序七代,每次生成的分子结合之前,研究人员最终拥有将近35000的化合物包括50生物的。程序能够发现许多生命起源以前的合成之前所描述的文学,例如10途径腺嘌呤DNA组件。但也发现24完全生物化合物的新途径——20多个团队的实验验证。

以及,更复杂的系统,如反应周期和胶束开始出现。生成一个分子,亚氨基二乙酸复杂,可以与锰等金属作为催化剂。“你可以把它通过一个循环,它可以复制两份一个周期。在实验中,我们显示这个auto-amplification。这告诉我们,这种自我复制出现化学,Grzybowski说。

计算机程序的原因之一是比人类更好地找到这些通路,Szymkuć解释说,“人们还不习惯,设计时,将一个步骤中,它会降低一个分子,这是必要的周期。

但绝大多数反应组合导致非生物化合物,分子从未被纳入生命系统。分析表明,分子成为生命的基石是溶于水和热稳定。的选择的一个平衡的氢键给体和受体的数量,“Grzybowski补充道。当你想想看,这很有道理——想想DNA。自然选择的分子更容易装配成一个更大的建筑,建造这类超分子组装。

“这是一个令人难以置信的作品,”说瓦伦蒂娜Erastova那些研究生命起源的化学计算方法在爱丁堡大学,英国。我们有点限制,这是基于我们发现反应。仍有反应我们没有探索,将有关矿产和表面,可以催化。那将是非常有趣的研究…我们不能把这张地图作为一个绝对的地图。”