Επιστήμονες από το Κολούμπια και το Χάρβαρντ χρησιμοποίησαν εργαλεία τεχνητής νοημοσύνης. η ομάδα αναδιαμόρφωσε ένα μέρος του ριβοσώματος. το ριβόσωμα χρειάζεται πλέον ένα αμινοξύ λιγότερο για να λειτουργήσει. Έτσι, οι ερευνητές μείωσαν τον γενετικό κώδικα από 20 σε 19 αμινοξέα.
Γιατί οι ερευνητές έκαναν αυτό το πείραμα
Ο γενετικός κώδικας είναι κεντρικός στη ζωή. Όλοι οι οργανισμοί χρησιμοποιούν τα ίδια 20 αμινοξέα. Οι επιστήμονες δεν έχουν ανακαλύψει σημαντικές εξαιρέσεις σε αυτόν τον κανόνα. Το γεγονός αυτό οδηγεί τους ερευνητές σε ένα συμπέρασμα. Ο κώδικας πιθανότατα χρονολογείται από τον τελευταίο κοινό πρόγονο όλης της ζωής στη Γη. Ωστόσο, υπάρχουν πολλές τεκμηριωμένες εικασίες για το πώς εξελίχθηκε αρχικά αυτός ο κώδικας.
σχετικά άρθρα
Οι περισσότερες υποθέσεις υποδηλώνουν ότι οι παλαιότερες μορφές ζωής χρησιμοποιούσαν λιγότερα από 20 αμινοξέα. Η ομάδα από το Κολούμπια και το Χάρβαρντ αποφάσισε να δοκιμάσει αυτή την υπόθεση. Ως πρώτη προσπάθεια, οι επιστήμονες επικεντρώθηκαν στην ισολευκίνη. Δημιούργησαν ένα τμήμα του ριβοσώματος που λειτουργούσε χωρίς αυτό το αμινοξύ.
Γιατί οι ερευνητές επέλεξαν την ισολευκίνη
Η ισολευκίνη ανήκει σε μια ομάδα τριών παρόμοιων αμινοξέων. Τα άλλα δύο είναι η λευκίνη και η βαλίνη. Και τα τρία έχουν διακλαδισμένη δομή από άνθρακα και υδρογόνο. Αυτό τα καθιστά υδρόφοβα, γεγονός που τα κρατά μακριά από το υδάτινο περιβάλλον του κυττάρου. Έτσι, ένα από αυτά τα τρία φαίνεται καλός υποψήφιος για αφαίρεση.
Οι ερευνητές υποστήριξαν αυτή τη συλλογιστική με αποδεικτικά στοιχεία. Διεξήγαγαν ανάλυση του γονιδιώματος του E. coli. Η ισολευκίνη ήταν το αμινοξύ που αντικαταστάθηκε συχνότερα με διαφορετικό. Οι επιστήμονες αποφάσισαν να μάθουν αν πραγματικά τη χρειαζόμαστε καθόλου.
Πώς η ομάδα ξεκίνησε τις δοκιμές
Η επεξεργασία και των 4.500 γονιδίων του E. coli θα κατέστρεφε τα κύτταρα. Γι’ αυτόν τον λόγο, οι ερευνητές ξεκίνησαν με μικρότερες δοκιμές. Πήραν 36 βασικά γονίδια και αντικατέστησαν κάθε ισολευκίνη με βαλίνη. Για 22 από αυτά τα γονίδια, η αλλαγή σκότωσε τα κύτταρα. Ωστόσο, 17 γονίδια λειτούργησαν καλά χωρίς ισολευκίνη. Ένα από αυτά είχε 45 αντικαταστάσεις σε διαφορετικές θέσεις. Ακόμα και όταν τα κύτταρα ανέχτηκαν την αλλαγή, η ανάπτυξή τους επιβραδύνθηκε.
Γιατί το ριβόσωμα αποτέλεσε αυστηρή δοκιμή
Το ριβόσωμα μεταφράζει το RNA σε πρωτεΐνες. Πολλές πρωτεΐνες του ριβοσώματος έχουν κρίσιμες ενζυματικές δραστηριότητες. Η ομάδα δοκίμασε 50 μεμονωμένα γονίδια που συνεισφέρουν πρωτεΐνες στο ριβόσωμα. Δεκαοκτώ λειτούργησαν χωρίς εμφανή προβλήματα. Άλλα 19 αναπτύχθηκαν πιο αργά. Οι αλλαγές ήταν θανατηφόρες για τα υπόλοιπα 13 γονίδια.
Πώς η τεχνητή νοημοσύνη βοήθησε τους ερευνητές
Στη συνέχεια, η ομάδα χρησιμοποίησε λογισμικό βαθιάς μάθησης. Τέσσερα διαφορετικά πακέτα λογισμικού πρότειναν εναλλακτικές αλληλουχίες. Για 25 από τις 32 προβληματικές πρωτεΐνες, τα λογισμικά εξάλειψαν τα προβλήματα. Για τις υπόλοιπες πέντε, η ομάδα επέβαλε αλλαγές σε κοντινά αμινοξέα. Αυτή η προσέγγιση λειτούργησε για τέσσερις από τις πέντε πρωτεΐνες.
Οι ερευνητές αποφάσισαν να αφαιρέσουν την ισολευκίνη από όλες τις πρωτεΐνες στη μικρή υπομονάδα του ριβοσώματος. Αντικατέστησαν 10 γονίδια χωρίς κανένα πρόβλημα. Μέχρι να φτάσουν στα 17 από τα 21 γονίδια, τα κύτταρα αναπτύσσονταν πιο αργά. Η αντικατάσταση 18 γονιδίων ταυτόχρονα κατέστρεψε εντελώς τα κύτταρα.
