Ученые впервые осуществили искусственную химическую эволюцию

Чашка Петри

С помощью роботизированной системы отбора в чашках Петри исследователям из Шотландии впервые удалось достичь «искусственной химической эволюции». По мнению ученых, это является важным шагом вперед на пути к созданию синтетических форм жизни.

В своем эксперименте команда ученых из Университета Глазго использовала напечатанного на дешевом 3D-принтере робота с модифицированным программным обеспечением. В задачи устройства входило введение в несколько чашек Петри, наполненных водой, капель масла.

Каждая капля неизменно состояла из четырех компонентов (по аналогии с четырьмя азотистыми основаниями в ДНК), однако состав и пропорции этих компонентов робот случайным образом менял. В результате получилось 225 разных капель, за которыми робот в течение некоторого времени следил с помощью видеокамеры.

Капли масла так заинтересовали ученых потому, что при попадании в воду начинают работать как «примитивные химические машины», превращая химическую энергию в кинетическую. Это происходит из-за нарушения симметрии формы капли на границе между двумя средами, что известно как эффект Марангони.

На втором этапе эксперимента ученые выбрали три типа поведения капель масла – деление, движение и вибрацию. Робот затем поместил в воду группы одинаковых по составу капель, создав из них своеобразные «популяции», а потом следил, какие из них больше всего соответствуют выделенным типам поведения.

«Наиболее приспособленные» к делению, движению или вибрации «популяции» капель масла затем переносились роботом на следующую стадию отбора, а потом – снова.

После 20 «поколений» робот получил капли, которые, по словам ученых, обладали большей стабильностью, что в целом успешно моделирует процесс естественного отбора в биологической эволюции, считают исследователи.

Это первый случай создания эволюционирующей химической системы вне биологии. Биологическая эволюция привела к появлению невероятно сложных форм жизни. Наша роботизированная эволюция может обладать потенциалом, который позволит сделать нечто подобное с химическими системами.

- Ли Кронин (Lee Cronin), Университет Глазго

Разработанная методика, считают ученые, позволит в будущем производить «эволюционировавшие» химические соединения, способные к решению определенных задач.

В последние годы мы очень многое узнали о биологической эволюции благодаря компьютерному моделированию. Данное исследование может позволить по-новому взглянуть на процесс возникновения жизни, а также привести когда-нибудь к созданию новых и простых форм жизни.

- Ли Кронин (Lee Cronin), Университет Глазго

Статья ученых с детальным описанием исследования была опубликована в журнале Nature Communications.