Kryptovaluta "mineras" vanligtvis genom blockkedjan genom att be en dator utföra ett komplicerat matematiskt problem i utbyte mot tokens av kryptovaluta. Men i forskning som visas i tidskriften Chem ett team av kemister har ändrat denna process och bett datorer att istället generera det största nätverk som någonsin skapats av kemiska reaktioner som kan ha gett upphov till prebiotiska molekyler på den tidiga jorden.

Detta arbete indikerar att åtminstone vissa primitiva former av metabolism kan ha uppstått utan inblandning av enzymer, och det visar potentialen att använda blockchain för att lösa problem utanför finanssektorn som annars skulle kräva användning av dyra, svåråtkomliga superdatorer.

"Vid denna tidpunkt kan vi säga att vi uttömmande letade efter alla möjliga kombinationer av kemisk reaktivitet som forskare tror hade varit verksamma på den primitiva jorden", säger seniorförfattaren Bartosz A. Grzybowski från Korea Institute for Basic Science och den polska vetenskapsakademin.

För att skapa detta nätverk valde forskarna en uppsättning startmolekyler som sannolikt finns på den tidiga jorden, inklusive vatten, metan och ammoniak, och satte regler om vilka reaktioner som kan inträffa mellan olika typer av molekyler. De översatte sedan denna information till ett språk som datorerna förstår och använde blockkedjan för att beräkna vilka reaktioner som skulle inträffa under flera utbyggnader av ett gigantiskt reaktionsnätverk.

"Datorn tar de ursprungliga molekylerna och den accepterade prebiotiska kemin. Vi kodade in den i maskinen och sedan släppte vi den till världen", säger Grzybowski.

Grzybowskis team arbetade med kemister och datorspecialister på Allchemy, ett företag som använder AI för planering av kemisk syntes, för att skapa nätverket med hjälp av Golem, en plattform som orkestrerar delar av beräkningarna över hundratals datorer över hela världen, som får kryptovaluta i utbyte för beräkningstid.

Det resulterande nätverket, kallat NOEL för Network of Early Life, började med mer än 11 ​​miljarder reaktioner, som teamet minskade till 4,9 miljarder rimliga reaktioner. NOEL innehåller delar av välkända metaboliska vägar som glykolys, nära härmar av Krebs-cykeln, som organismer använder för att generera energi, och synteser av 128 enkla biotiska molekyler som sockerarter och aminosyror.

Märkligt nog, av de 4,9 miljarder reaktioner som genererades, kunde bara hundratals reaktionscykler kallas "självreplikerande", vilket innebär att molekylerna producerar ytterligare kopior av sig själva. Självreplikation har postulerats vara central för livets uppkomst, men de allra flesta av dess kända manifestationer kräver komplexa makromolekyler som enzymer.

"Våra resultat betyder att med endast små molekyler närvarande är självförstärkning en sällsynt händelse. Jag tror inte att den här typen av självreplikering var verksam på den primitiva jorden, innan större molekylära strukturer på något sätt bildades", säger Grzybowski. "Vi ser uppkomsten av primitiv metabolism, men vi ser inte självreplikering, så kanske självreplikering dök upp senare i evolutionen."

"Om du frågade mig för två år sedan, skulle jag tro att vi skulle behöva år för den här typen av arbete", säger Grzybowski. "Men för en bråkdel av kostnaden, på två eller tre månader, avslutade vi en uppgift med 10 miljarder reaktioner, 100 000 gånger större än vi gjorde tidigare."

Detta arbete främjar inte bara vad vi vet om tidig prebiotisk kemi, utan det visar också hur vetenskap kan göras mer tillgänglig för forskare vid mindre universitet och institutioner.

"Vårt utbildningssystem är baserat på elituniversitet mestadels i västvärlden. Det är väldigt svårt för utvecklingsländerna att ens konkurrera med dessa universitet eftersom de inte har tillgång till superdatorer", säger Grzybowski. "Men om du kan distribuera datoranvändning på det här sättet för en bråkdel av kostnaden, kan du ge andra människor möjligheter att spela."

Medan nätverket som skapades i detta arbete utfördes på hundratals datorer runt om i världen, föreslår Grzybowski att denna metod kan användas på institutioner utan att behöva betala ut kryptovaluta-tokens till datorerna som utför beräkningarna.

"Med en plattform som Golem kan du ansluta din institutions nätverk och utnyttja hela den inaktiva kraften hos dess datorer för att utföra beräkningar", säger Grzybowski. "Du kan skapa den här datorinfrastrukturen utan några kapitalutgifter."

Grzybowski hoppas att en omplacering av blockkedjan på detta sätt kan revolutionera hur vi utför storskaliga beräkningar över hela världen och förändra hur vi ser värdet av kryptovaluta.

"Jag hoppas människor inom datavetenskap kan ta reda på hur vi kan tokenisera kryptovalutor på något sätt som kan gynna global vetenskap", säger Grzybowski. "Kanske samhället skulle kunna vara gladare över att använda kryptovalutor, om du kunde berätta för folk att vi i processen kan upptäcka nya biologilagar eller något nytt cancerläkemedel", säger Grzybowski.

Mer information: Uppkomsten av metaboliska liknande cykler i blockkedjeorkestrerade reaktionsnätverk., Chem (2024). DOI:10.1016/j.chempr.2023.12.009. www.cell.com/chem/fulltext/S2451-9294(23)00611-3

Journalinformation: Chem

Tillhandahålls av Cell Press