Een robotachtige 'evolutiemachine' die in staat is om de generatieontwikkeling van chemische mengsels over lange perioden te onderzoeken, zou kunnen helpen een nieuw licht te werpen op de oorsprong van het leven, wetenschappers zeggen.

Een team van chemici van de Universiteit van Glasgow ontwikkelde de robot, die een machine learning-algoritme gebruikt om beslissingen te nemen over welke chemicaliën uit een selectie van 18 in een reactor moeten worden gecombineerd, en hoe de voorwaarden te stellen waaronder de reactie plaatsvindt. De robot kan de experimenten zelfstandig uitvoeren, met minimaal menselijk toezicht.

Het proces heeft tot doel nieuw inzicht te verschaffen in hoe het complexe organische leven van de aarde zich ontwikkelde vanuit zijn eenvoudige, niet-levende chemische oorsprong door de machine in de loop van enkele weken experimenten te laten uitvoeren.

Het meten van de massa-index van het product van elk experiment leert de robot iets nieuws over de complexiteit van het molecuul dat door elke reactie wordt geproduceerd. Die informatie helpt het te leren hoe het experiment kan variëren om een ​​complexere molecule te creëren in volgende reacties - een digitale versie, het team hoopt, van de natuurlijke selectie op complexiteit die aanleiding gaf tot organisch leven.

In een nieuw artikel dat vandaag in het tijdschrift is gepubliceerd: Natuurcommunicatie , het onderzoeksteam beschrijft hoe de robot honderden experimenten uitvoerde in zes reeksen tests die werden uitgevoerd over perioden van vier weken.

Gedurende deze tijd, het team ontdekte niet alleen dat complexe moleculen werden gemaakt, maar ze ontdekten ook dat sommige van deze nieuwe moleculen ondanks verdunning gedurende vele cycli aanhielden. Dit geeft aan dat andere processen, zoals katalyse en replicatie, kan gebeuren.

Het systeem bouwt voort op eerder onderzoek onder leiding van de Regius Professor of Chemistry van de universiteit, Lee Cronin. Onderzoekers van zijn Cronin Group ontwikkelden de chemische robot die in staat is autonoom chemische reacties uit te voeren, en lanceerde een 'Spotify voor chemie' waarmee onderzoekers chemische formules kunnen downloaden voor gebruik in hun eigen chemische robots.

Ze hebben onlangs ook een paper gepubliceerd over Assemblagetheorie, een formule die ze hebben ontwikkeld die de complexiteit van moleculen kwantificeert en kan worden gebruikt om de veelbetekenende tekenen van de chemische bouwstenen van het leven te identificeren.

Professor Cronin zei:"Het werk dat we de afgelopen tien jaar hebben gedaan, heeft hier in veel opzichten toe geleid. Onze chemische robot heeft de horizon van wat mogelijk is in het laboratorium echt verbreed door basistaken te automatiseren en hen over een langere periode steeds opnieuw moeten worden gedaan.

"Zeer weinig chemische experimenten duren langer dan een paar dagen, maar de natuurlijke ontwikkeling van chemisch-biologische systemen vond gedurende miljoenen jaren plaats. Door de robot in staat te stellen tientallen recursieve experimenten uit te voeren gedurende een periode van weken, en dan uiteindelijk tot maanden en zelfs jaren. opent nieuwe mogelijkheden om te leren hoe chemische complexiteit begon aan het begin van het leven.

"Naarmate robotchemici steeds vaker voorkomen in laboratoria over de hele wereld, en de digitale democratisering van de chemie wordt wijder verspreid, we hopen dat andere onderzoekers aan boord gaan en het platform dat we hebben ontwikkeld gebruiken om hun eigen bijdragen te leveren."

De krant van het team, getiteld "Een robotachtige prebiotische chemicus onderzoekt langetermijnreacties van complexerende mengsels, " is gepubliceerd in Natuurcommunicatie .