Поедатели астероидов помогут понять появление жизни
Первичный бульон — комплект ингредиентов, предшествующих сложной органике, молнии плюс вулканизм… Приблизительно так воображают себе учёные условия зарождения судьбы. А как было в действительности? В случае если нельзя вернуться в прошлое, остаётся лишь экспериментальная проверка.
Лишь не хочется ожидать миллионы лет, перед тем как в пробирке покажутся многоклеточные существа.
Различные вариации опытов по созданию «судьбы» (либо сложных органических молекул) из неорганических смесей учёные проводили много раз. Но от первых полимеров до ДНК, липидов, клеток, а от клеток до многоклеточных организмов – расстояние огромного размера. Сложно представить, что кто-то способен пройти целый данный путь в лаборатории – природа израсходовала на такую эволюцию эоны.
Но возможно постараться воспроизвести пребиотическую и биологическую эволюцию в компьютере. Действительно, чтобы добиться корректного результата, необходимы большие вычислительные мощности. Но путешествуя «снизу вверх» – от несложного (моделирования молекул поштучно) к сложному – спонтанному появлению живых совокупностей, возможно доказать правомерность существующих взоров на зарождение судьбы на отечественной планете.
Две части проекта EvoGrid. Справа: более настоящий и близкий по времени компьютерный симулятор судьбы.
Слева: более отдалённый нанофабрикатор живых существ (иллюстрация DigitalSpace).
Как раз этим занимается сейчас проект EvoGrid (Evolution Technology Grid) – создаваемый в Соединенных Штатах огромный симулятор юный Почвы.
главный автор и Лидер проекта идеи – предприниматель и исследователь Брюс Деймер (Bruce Damer).
Деймер знает толк в численном моделировании. Это его DigitalSpace, например, представила во всех подробностях высадку людей на астероид (фото EvoGrid).
Нам он известен как глава компании DigitalSpace, занимающейся трёхмерным моделированием космической техники по заявкам разных отраслевых компаний, и – по заказу NASA.
Но интересы Брюса простираются куда дальше космической техники. Ещё во второй половине 90-ых годов XX века он создал организацию Biota.org, координирующую учёных множества и усилия инженеров, занятых поиском ответов на вопросы – как показалась жизнь, возможно ли создать жизнь неестественную и на что возможно похожа жизнь на вторых планетах.
Сейчас, при содействии участников Biota.org, участников интернационального клуба Grey Thumb (его специализация – исследования неестественной судьбе), компьютерных кудесников из DigitalSpace и последовательности вторых экспертов, команда Деймера трудится над программой, которая обязана воспроизвести во всех подробностях условия на Земле, предшествующие появлению судьбы.
Не внося ничего нереального, а просто моделируя химические реакции и динамику молекул в первичном растворе, машина обязана «дождаться» появления первых РНК, позже липидных мембран, пузырьков — прообразов живых клеток, самих одноклеточных существ и потом, как говорится, по перечню.
В случае если все начальные условия воспроизвести верно, неизбежно начнётся самоорганизация молекул в более сложные комплексы. Либо мы неверно воображаем начало эволюции на Земле (иллюстрация DigitalSpace).
Базируется EvoGrid на компьютерной программе GROMACS (GROningen MAchine for Chemical Simulations), замечательном симуляторе молекулярной динамики, созданном некогда в голландском университете Гронингена (Rijksuniversiteit Groningen), а сейчас применяемом учёными в ряде университетов.
Но вместо того дабы делать ставку на самые замечательные суперкомпьютеры мира, проект EvoGrid собирается обратиться к силе распределённых вычислений, применяя опыт проектов наподобие известного SETI@home. Деймер рассчитывает, что со временем в сеть EvoGrid будут включены более миллиона частных PC.
Брюс вычисляет себя идеологическим наследником математика Нильса Баричелли (Nils Aall Barricelli). Данный учёный поставил первые в мире компьютерные опыты в области эволюции и симбиогенезиса (ещё в начале 1950-х, опираясь на одни из первых моделей ЭВМ). И он был одним из пионеров изучения темы неестественной судьбе.
На каком-то этапе цифровое создание уже может по праву именоваться организмом. В собственной виртуальной вселенной оно питается и размножается (иллюстрация DigitalSpace).
«В некоем смысле мы так и не ушли от уникальных опытов Баричелли, — говорит Деймер о численном моделировании зарождения судьбы. — Посмотрим, как мы сможем продвинуться с миллионом потомков уникальной автомобили фон Неймана».
При воспроизведении всех физических и химических особенностей частиц первичного супа, думает Брюс, в машине неспешно покажутся примеры самоорганизации. Совокупности будут усложняться.
Софт будет выискивать показатели этих совокупностей в «океане чисел» – систематично повторяющиеся цепи органических молекул (геном), сферические контейнеры (прототипы оболочек клеток), долгие и устойчивые цепочки реакций (метаболизм).
Ключом к успеху проекта будет некое «дерево поиска» – комплект методов, разрешающих по мере трансформации разных параметров в среде (условные квадратики) машинально, без участия человека, определять быстрый рост сложности химических совокупностей (врезки справа), чтобы докладывать о них хозяевам опыта. «Ручной» просмотр большой армии виртуальных молекул в моделируемом первичном супе попросту нереален (иллюстрация EvoGrid).
Не обращая внимания на большую вычислительную мощь современных автомобилей, такую эволюцию в числах нельзя сравнить с не меньше большим количеством реакций, каковые шли миллионы лет в океанах планеты. Потому, по оптимистичным оценкам Деймера, по окончании запуска EvoGrid пройдёт от 20 до 40 лет, перед тем как на неестественной Почва родится первая клетка. Но это – с сегодняшними скоростями вычислений.
В случае если у пользователей покажутся намного более замечательные автомобили, срок ожидания сократится.
Обрисованная программа EvoGrid – только часть одноимённого проекта. Эту «протоземлю в машине» авторы именуют кроме этого Origins либо Deep. Предполагается, что люди не должны вмешиваться в происходящее по окончании старта программы.
В противном случае будет нарушена чистота опыта.
Но проект EvoGrid предусматривает параллельное создание ещё одной весьма похожей программы, названной EvoGrid Broad либо Intelligent Designer.
Тут кроме этого должны быть подробно воспроизведены законы физики, биологии и химии, но пользователи смогут вмешиваться в эволюцию, конструируя как узнаваемые, так и фантастические формы судьбы.
EvoGrid Broad разрешит запускать в компьютер виртуальных муравьёв, путешествующих по виртуальному лесу. Она же может воспроизвести какие-нибудь экзотические условия для жизни, дабы нащупать и подобрать строение организмов, к таковой жизни приспособленных.
И тут-то может понадобиться ещё один замысел Деймера, действительно, уже рассчитанный на более отдалённое будущее и частично на не созданные ещё технологии.
его коллеги и Брюс по проекту придумали виртуальный сканер – электроники и некий комплекс софта, талантливый молекула за молекулой «просканировать» виртуальное существо, живущее в компьютерной вселенной. Записав его строение, учёные имели возможность бы воспроизвести его в действительности, собрав из органических веществ ход за шагом.
Концепция Брюса по превращению виртуальных существ в настоящие организмы. Слева направо: армия процессоров «мнит» куб, заполненный первичным супом.
В данной среде неспешно появляются всё более сложные молекулы, позже – первые клетки и без того потом. В конечном счёте виртуальный организм попадает в виртуальный детектор, что отправляет исчерпывающую данные о существе в нанофабрикатор. Последний и собирает диковинную тварь из химреактивов (иллюстрация EvoGrid).
В этом – не сильный место замысла, поскольку организм – далеко не просто коктейль соединений. Но, учёные уже обучились собирать из химикатов неестественный геном, синтетическую клетку а также создали самореплицирующиеся РНК-ферменты. Так что первые шаги к фантазии Брюса уже сделаны.
Будущий, более замечательный EvoGrid (назовём его EvoGrid 2.0) разрешит создавать живые организмы на заказ. И это будет собственного рода цифровой ответ пробирочной машине эволюции.
А с новыми существами, быть может, кроме того выстроенными на иных носителях и других соединениях наследственной информации, с существами, отличающимися экзотическим метаболизмом и стойкостью к тяжёлым условиям обитания, возможно попытаться колонизировать астероиды. Либо терраформировать Марс.
Наряду с этим Брюс позаботился о безопасности Почвы. Чтобы тут не показались микро- либо легко организмы, угрожающие экологической трагедией, созданные в цифровой вселенной существа необходимо отсканировать и перенести в память компьютера космического корабля.
Данный корабль направится на астероид, где включит синтезатор (нанофабрику), что соберёт первую несколько (чем не «Ева и Адам»?) новых существ из химикатов. Тогда корабль выпустит их на поверхность небесной горы.
Размножающиеся существа будут впитывать солнечный свет и поедать астероидный грунт, превращая его, допустим, в ракетное горючее (как отход жизнедеятельности). Почему бы и нет?
Люди, пролетая мимо, смогут причаливать к такому астероиду на заправку, тем самым расширяя собственные возможности по покорению Нашей системы.
Это отдалённое будущее. Но его действительность зависит от сегодняшних действий. От будущего запуска программы EvoGrid.
Пересечение виртуального моделирования с гипотетическим ещё синтезом судьбы – ответственное отличие плана Брюса от похожих проектов предшественников.
И в случае если поедатели астероидов окажутся жизнеспособными, это будет кроме этого и ответ на вопрос – верно ли мы воображаем себе начало судьбы на отечественной планете.
Собственную главу в книге «естественный отбор и Божественное действие: наука, эволюция и вера» (Divine Action and Natural Selection: Science, Faith and Evolution) (она вышла в прошедшем сезоне и была написана целым рядом авторов) Деймер так и назвал — GodDetector (PDF-документ). В ней он в первый раз подошёл к идее детального численного моделирования условий ранней Почвы (иллюстрация EvoGrid).
Кстати, а возможно, нас также кто-то когда-то создал сперва в компьютере (шире – в воображении), а позже заселил нами Почву? Ну, не людьми практически, но судьбой как такой? И возможно ли для того чтобы «конструктора» назвать Всевышним?
Неслучайный вопрос. Сам Деймер рассуждал об этом, в то время, когда придумывал EvoGrid. Он сказал, что в случае если во Вселенной принципиально имеются следы божьего плана либо «руки Всевышнего», их возможно было бы идентифицировать посредством некоего «детектора Всевышнего».
Но чем таковой детектор имел возможность бы быть?
Брюс считает, что искомый детектор возможно «нащупать» (а позже создать), в случае если распознать главные закономерности появления живого из неживого, чем и обязан по солидному счёту заниматься проект EvoGrid.
Станет ли EvoGrid «детектором Всевышнего»? Полагаем, споры будут длиться кроме того по окончании завершения проекта.
