La crypto-monnaie est généralement « extraite » via la blockchain en demandant à un ordinateur de résoudre un problème mathématique complexe en échange de jetons de crypto-monnaie. Mais dans une recherche parue dans la revue Chem une équipe de chimistes a réutilisé ce processus, demandant aux ordinateurs de générer le plus grand réseau jamais créé de réactions chimiques qui auraient pu donner naissance à des molécules prébiotiques au début de la Terre.

Ces travaux indiquent qu'au moins certaines formes primitives de métabolisme auraient pu émerger sans l'implication d'enzymes, et montrent le potentiel d'utiliser la blockchain pour résoudre des problèmes en dehors du secteur financier qui nécessiteraient autrement l'utilisation de superordinateurs coûteux et difficiles d'accès. /P>

"À ce stade, nous pouvons dire que nous avons recherché de manière exhaustive toutes les combinaisons possibles de réactivité chimique dont les scientifiques pensent qu'elles étaient opérationnelles sur la Terre primitive", explique l'auteur principal Bartosz A. Grzybowski de l'Institut coréen des sciences fondamentales et de l'Académie polonaise des sciences.

Pour générer ce réseau, les chercheurs ont choisi un ensemble de molécules de départ probablement présentes sur la Terre primitive, notamment l'eau, le méthane et l'ammoniac, et ont établi des règles sur les réactions pouvant se produire entre différents types de molécules. Ils ont ensuite traduit ces informations dans un langage compréhensible par les ordinateurs et ont utilisé la blockchain pour calculer les réactions qui se produiraient au cours des multiples expansions d'un réseau de réactions géant.

"L'ordinateur prend les molécules primordiales et les produits chimiques prébiotiques acceptés. Nous les avons codés dans la machine, puis nous les avons diffusés dans le monde", explique Grzybowski.

L'équipe de Grzybowski a travaillé avec des chimistes et des informaticiens d'Allchemy, une société qui utilise l'IA pour planifier la synthèse chimique, pour générer le réseau à l'aide de Golem, une plate-forme qui orchestre des parties des calculs sur des centaines d'ordinateurs à travers le monde, qui reçoivent de la crypto-monnaie en échange. pour le temps de calcul.

Le réseau résultant, appelé NOEL pour Network of Early Life, a commencé avec plus de 11 milliards de réactions, que l'équipe a réduit à 4,9 milliards de réactions plausibles. NOEL contient des parties de voies métaboliques bien connues comme la glycolyse, des imitations proches du cycle de Krebs, que les organismes utilisent pour générer de l'énergie, et des synthèses de 128 molécules biotiques simples comme les sucres et les acides aminés.

Curieusement, sur les 4,9 milliards de réactions générées, seules des centaines de cycles de réaction pourraient être qualifiés d'« auto-réplicatifs », ce qui signifie que les molécules produisent des copies supplémentaires d'elles-mêmes. L'auto-réplication a été postulée comme étant au cœur de l'émergence de la vie, mais la grande majorité de ses manifestations connues nécessitent des macromolécules complexes comme les enzymes.

"Nos résultats signifient qu'avec seulement de petites molécules présentes, l'auto-amplification est un événement rare. Je ne pense pas que ce type d'auto-réplication était opérationnel sur la Terre primitive, avant la formation de structures moléculaires plus grandes", explique Grzybowski. "Nous constatons l'émergence d'un métabolisme primitif, mais nous ne voyons pas d'auto-réplication, alors peut-être que l'auto-réplication est apparue plus tard dans l'évolution."

"Si vous me le demandiez il y a deux ans, je penserais qu'il nous faudrait des années pour ce type de travail", déclare Grzybowski. "Mais pour une fraction du coût, en deux ou trois mois, nous avons terminé une tâche de 10 milliards de réactions, soit 100 000 fois plus grande que précédemment."

Ce travail fait non seulement progresser ce que nous savons sur la chimie prébiotique ancienne, mais il démontre également comment la science peut être rendue plus accessible aux chercheurs des petites universités et institutions.

"Notre système éducatif repose principalement sur des universités d'élite du monde occidental. Il est très difficile pour les pays en développement de rivaliser avec ces universités, car ils n'ont pas accès aux superordinateurs", explique Grzybowski. "Mais si vous pouvez distribuer l'informatique de cette manière pour une fraction du coût, vous pouvez donner à d'autres personnes la possibilité de jouer."

Alors que le réseau généré dans ce travail a été réalisé sur des centaines d'ordinateurs à travers le monde, Grzybowski suggère que cette méthode peut être utilisée dans les institutions sans avoir à payer des jetons de crypto-monnaie aux ordinateurs effectuant les calculs.

"Avec une plateforme comme Golem, vous pouvez connecter le réseau de votre institution et exploiter toute la puissance inutilisée de ses ordinateurs pour effectuer des calculs", explique Grzybowski. "Vous pourriez créer cette infrastructure informatique sans aucune dépense en capital."

Grzybowski espère que la réutilisation de la blockchain de cette manière pourra révolutionner la façon dont nous effectuons des calculs à grande échelle à travers le monde et changer la façon dont nous percevons la valeur de la crypto-monnaie.

"J'espère que les informaticiens pourront comprendre comment symboliser les crypto-monnaies d'une manière qui puisse bénéficier à la science mondiale", a déclaré Grzybowski. "Peut-être que la société pourrait être plus heureuse d'utiliser les crypto-monnaies, si vous pouviez dire aux gens que ce faisant, nous pourrions découvrir de nouvelles lois de la biologie ou un nouveau médicament contre le cancer", déclare Grzybowski.

Plus d'informations : Émergence de cycles de type métabolique dans les réseaux de réactions orchestrés par la blockchain., Chem (2024). DOI :10.1016/j.chempr.2023.12.009. www.cell.com/chem/fulltext/S2451-9294(23)00611-3

Informations sur le journal : Chimie

Fourni par Cell Press