Cryptocurrency wordt meestal via de blockchain ‘gedolven’ door een computer te vragen een ingewikkeld wiskundig probleem uit te voeren in ruil voor tokens van cryptocurrency. Maar uit onderzoek dat verschijnt in het tijdschrift Chem een team van scheikundigen heeft dit proces een nieuwe bestemming gegeven en computers gevraagd om in plaats daarvan het grootste netwerk te genereren dat ooit is gemaakt van chemische reacties die mogelijk aanleiding hebben gegeven tot prebiotische moleculen op de vroege aarde.

Dit werk geeft aan dat op zijn minst enkele primitieve vormen van metabolisme zouden kunnen zijn ontstaan ​​zonder de betrokkenheid van enzymen, en het toont het potentieel aan om blockchain te gebruiken om problemen buiten de financiële sector op te lossen waarvoor anders het gebruik van dure, moeilijk toegankelijke supercomputers nodig zou zijn.

"Op dit punt kunnen we zeggen dat we uitputtend hebben gezocht naar elke mogelijke combinatie van chemische reactiviteit waarvan wetenschappers denken dat deze werkzaam was op de primitieve aarde", zegt senior auteur Bartosz A. Grzybowski van het Korea Institute for Basic Science en de Polish Academy of Sciences.

Om dit netwerk te genereren, kozen de onderzoekers een reeks startmoleculen die waarschijnlijk op de vroege aarde aanwezig waren, waaronder water, methaan en ammoniak, en stelden ze regels op over welke reacties tussen verschillende soorten moleculen konden plaatsvinden. Vervolgens vertaalden ze deze informatie in een taal die begrijpelijk was voor computers en gebruikten ze de blockchain om te berekenen welke reacties zouden optreden over meerdere uitbreidingen van een gigantisch reactienetwerk.

"De computer neemt de oorspronkelijke moleculen en de geaccepteerde prebiotische chemie. We hebben deze in de machine gecodeerd en vervolgens aan de wereld vrijgegeven", zegt Grzybowski.

Het team van Grzybowski werkte samen met scheikundigen en computerspecialisten van Allchemy, een bedrijf dat AI gebruikt voor de planning van chemische syntheses, om het netwerk te genereren met behulp van Golem, een platform dat delen van de berekeningen orkestreert over honderden computers over de hele wereld, die in ruil daarvoor cryptocurrency ontvangen. voor rekentijd.

Het resulterende netwerk, genaamd NOEL voor Network of Early Life, begon met meer dan 11 miljard reacties, wat het team terugbracht tot 4,9 miljard plausibele reacties. NOEL bevat delen van bekende metabolische routes zoals glycolyse, nabootsingen van de Krebs-cyclus, die organismen gebruiken om energie te genereren, en syntheses van 128 eenvoudige biotische moleculen zoals suikers en aminozuren.

Vreemd genoeg kunnen van de 4,9 miljard gegenereerde reacties slechts honderden reactiecycli ‘zelfreplicerend’ worden genoemd, wat betekent dat de moleculen extra kopieën van zichzelf produceren. Er wordt verondersteld dat zelfreplicatie van cruciaal belang is voor het ontstaan ​​van leven, maar voor de overgrote meerderheid van de bekende manifestaties ervan zijn complexe macromoleculen zoals enzymen nodig.

"Onze resultaten betekenen dat als er alleen kleine moleculen aanwezig zijn, zelfversterking een zeldzame gebeurtenis is. Ik denk niet dat dit soort zelfreplicatie actief was op de primitieve aarde, voordat er op de een of andere manier grotere moleculaire structuren werden gevormd", zegt Grzybowski. "We zien de opkomst van een primitief metabolisme, maar we zien geen zelfreplicatie, dus misschien verscheen zelfreplicatie later in de evolutie."

"Als je het mij twee jaar geleden zou vragen, zou ik denken dat we jaren nodig hebben voor dit soort werk", zegt Grzybowski. "Maar voor een fractie van de kosten hebben we in twee of drie maanden een taak van 10 miljard reacties voltooid, 100.000 keer groter dan voorheen."

Dit werk bevordert niet alleen wat we weten over vroege prebiotische chemie, maar laat ook zien hoe wetenschap toegankelijker kan worden gemaakt voor onderzoekers aan kleinere universiteiten en instellingen.

"Ons onderwijssysteem is gebaseerd op elite-universiteiten, voornamelijk in de westerse wereld. Het is voor de ontwikkelingslanden erg moeilijk om zelfs maar met deze universiteiten te concurreren, omdat ze geen toegang hebben tot supercomputers", zegt Grzybowski. "Maar als je computers op deze manier kunt distribueren voor een fractie van de kosten, kun je andere mensen de kans geven om te spelen."

Hoewel het netwerk dat in dit werk werd gegenereerd, op honderden computers over de hele wereld werd uitgevoerd, suggereert Grzybowski dat deze methode bij instellingen kan worden gebruikt zonder dat cryptocurrency-tokens hoeven te worden uitbetaald aan de computers die de berekeningen uitvoeren.

"Met een platform als Golem kun je het netwerk van je instelling verbinden en de volledige inactieve kracht van de computers benutten om berekeningen uit te voeren", zegt Grzybowski. "Je zou deze computerinfrastructuur kunnen creëren zonder enige kapitaalinvestering."

Grzybowski hoopt dat het op deze manier herbestemmen van de blockchain een revolutie teweeg kan brengen in de manier waarop we wereldwijd grootschalige berekeningen uitvoeren en de manier waarop we de waarde van cryptocurrency zien, kan veranderen.

"Ik hoop dat mensen in de computerwetenschappen erachter kunnen komen hoe we cryptocurrencies op een manier kunnen tokeniseren die de mondiale wetenschap ten goede kan komen", zegt Grzybowski. "Misschien zou de samenleving gelukkiger kunnen zijn over het gebruik van cryptocurrencies, als je mensen zou kunnen vertellen dat we daarbij nieuwe biologische wetten of een nieuw kankermedicijn zouden kunnen ontdekken", zegt Grzybowski.

Meer informatie: Opkomst van metabolisch-achtige cycli in door blockchain georkestreerde reactienetwerken., Chem (2024). DOI:10.1016/j.chempr.2023.12.009. www.cell.com/chem/fulltext/S2451-9294(23)00611-3

Journaalinformatie: Chem

Aangeboden door Cell Press