Robotkemiker giver indsigt i livets oprindelse

En robot-'evolutionsmaskine', der er i stand til at udforske generationsudviklingen af ​​kemiske blandinger over lange perioder, kunne hjælpe med at kaste nyt lys over livets oprindelse, siger videnskabsmænd.

Et team af kemikere fra University of Glasgow udviklede robotten, som bruger en maskinlæringsalgoritme til at træffe beslutninger om, hvilke kemikalier fra et udvalg af 18 der skal kombineres i en reaktor, og hvordan man indstiller de betingelser, hvorunder reaktionen sker. Robotten er i stand til at køre eksperimenterne på egen hånd, med minimalt menneskeligt opsyn.

Processen har til formål at give ny indsigt i, hvordan Jordens komplekse organiske liv udviklede sig fra dets enkle, ikke-levende kemisk oprindelse ved at lade maskinen køre eksperimenter i løbet af flere uger.

Måling af masseindekset for produktet af hvert eksperiment lærer robotten noget nyt om kompleksiteten af ​​molekyler produceret af hver reaktion. Denne information hjælper det med at lære, hvordan man kan variere eksperimentet for at skabe et mere komplekst molekyle i efterfølgende reaktioner - en digital version, holdet håber, af den naturlige selektion for kompleksitet, som gav anledning til organisk liv.

I et nyt papir offentliggjort i dag i tidsskriftet Naturkommunikation , forskerholdet beskriver, hvordan robotten udførte hundredvis af eksperimenter på tværs af seks batches af test udført over fire ugers perioder.

I løbet af denne tid, holdet fandt ikke kun, at komplekse molekyler blev skabt, men de fandt også ud af, at nogle af disse nye molekyler var ved i mange cyklusser på trods af fortynding. Dette indikerer, at andre processer, som katalyse og replikation, kan forekomme.

Systemet bygger på tidligere forskning ledet af universitetets Regius-professor i kemi, Lee Cronin. Forskere fra hans Cronin Group udviklede den kemiske robot, der er i stand til autonomt at udføre kemiske reaktioner, og lancerede en "Spotify for kemi" for at give forskere mulighed for at downloade kemiske formler til brug i deres egne kemiske robotter.

De har også for nylig udgivet et papir om Assembly Theory, en formel, de har udviklet, som kvantificerer kompleksiteten af ​​molekyler og kunne bruges til at identificere de afslørende tegn på livets kemiske byggesten.

Professor Cronin sagde:"Det arbejde, vi har udført i løbet af det sidste årti eller deromkring, har på mange måder ført op til dette. Vores kemiske robot har virkelig udvidet horisonten for, hvad der er muligt i laboratoriet ved at automatisere grundlæggende opgaver og tillade dem skal gøres igen og igen over lange perioder.

"Meget få kemiske eksperimenter varer længere end et par dage, men den naturlige udvikling af kemiske biologiske systemer fandt sted over millioner af år. Giver robotten lov til at udføre dusinvis af rekursive eksperimenter i løbet af uger, og så til sidst til måneder og endda år. åbner op for nye muligheder for at lære, hvordan kemisk kompleksitet begyndte ved livets begyndelse.

"Efterhånden som robotkemikere bliver mere almindelige i laboratorier rundt om i verden, og den digitale demokratisering af kemi bliver mere udbredt, vi håber, at andre forskere vil komme ombord og bruge den platform, vi har udviklet, til at give deres egne bidrag."

Holdets papir, med titlen "En robot-præbiotisk kemiker sonderer langsigtede reaktioner af kompleksdannende blandinger, " er offentliggjort i Naturkommunikation .