Поиграем с РНК – коллективный разум в помощь биологам

Создано 23.01.2011 05:16 Автор: NataKon

Ученые из Университета Карнеги-Меллона и Стэнфордского университета придумали, как задействовать коллективный разум в научных целях. В разработанной ими онлайн видео игре пользователи могут попробовать по-новому сложить молекулы РНК.

Таким оригинальным способом ученые надеются раскрыть фундаментальные принципы базовых «строительных блоков», лежащих в основе жизни на земле. Кроме того, по их расчетам, бесплатная игра послужит своеобразным учебным полигоном для будущих специалистов, которые помогут ученым в создании новой базы биологических данных. Этот процесс может также поспособствовать разработке более мощных автоматизированных алгоритмов для исследования биологических феноменов.

Игра под названием EteRNA стала доступна пользователям интернет по адресу eterna.cmu.edu/content/EteRNA. В процессе игры любой человек, сколь бы ни был он далек от биологии, сможет разработать новые комплексные формы молекулы рибонуклеиновой кислоты (РНК), и тут же получить результат в виде данных о биологической функциональности своего творения. В некотором смысле, EteRNA является преемником другой популярной интернет видео игры, Foldit, пример которой доказал, что любительская способность к сопоставлению может превзойти ряд далеко не худших алгоритмов формирования белков, разработанных профессионалами.

Детище некоторых из разработчиков Foldit, EteRNA схожа со своей предшественницей в том, что представляет собой по большей части двумерную головоломку, в данном случае состоящую из четырех оснований – аденина, гуанина, цитозина и урацила – составляющих молекулы РНК. Игроки могут создавать сложные структуры с использованием узлов, решеток и «переключателей». В отличие от предыдущих попыток задействования коллективного творчества в научных целях, в EteRNA сделана попытка перейти от простого моделирования к реальному биологическому воплощению. По словам ученых, лучшие из созданных игроками и отобранных игровым сообществом моделей будут еженедельно синтезироваться в Стэнфордском университете.

Фактический синтез созданных игроками структур поможет исследователям проверить корректность разработанных в теории моделей, в частности, то, принимают ли они расчетные, биологически активные формы. Ученые надеются, что помимо углубления биологических знаний данная игра поможет им изучить новые возможности в сфере наноинженерии (к примеру, новые молекулы РНК могут послужить базовыми инструментами для экспериментов).

«Наша мечта – создать за этот год функциональную РНК, которая, будучи «записана» на клетку, наделит ее способностью воспринимать свет, а то и деактивировать вирусы», – поделился один из разработчиков, преподаватель Факультета биохимии Стэнфордского университета, физик Рю Дас.

Последнее десятилетие было отмечено быстрым ростом интереса к роли РНК в передаче и регулировании функции клеток. Однако ученым предстоит еще многое узнать о назначении РНК в организме. Вполне возможно, что со временем ее можно будет использовать для создания мощных биологических компьютеров.

EteRNA стала результатом сотрудничества группы ученых под руководством доктора Дас, и доцента Кафедры информатики университета Карнеги-Меллона Адриена Треуля. Исследователи собрались на территории Университете штата Вашингтон, где и присоединились к команде, создававшей Foldit.

В некотором смысле новая игра больше ориентирована на удобство пользователей. "Думаю, играть в EteRNA будет легче ", – пообещал Джихин Ли, выпускник Кафедры информатики Университета Карнеги-Меллона, на плечи которого легла разработка программного обеспечения игры.

Для того, чтобы освоить систему построения молекул и со временем стать специалистами в некоторых областях биохимии, игрокам нужно будет тренироваться как поодиночке, так и группами. Ученые надеются, что использование сети Интернет поможет им получить доступ к тому, что называют «коллективным разумом». Таким образом, они смогут задействовать потенциал совместной умственной работы сотен и тысяч людей. В процессе игры с участием непрофессионалов задействуется своеобразный ресурс, который социолог Клей Ширки недавно назвал «когнитивным избытком». К примеру, по недавним оценкам разработчика ПО Rovio, на игру для iPhone под названием Angry Birds ежедневно уходит около 200 миллионов минут человеческого внимания.

«Это как дать людям поиграть в молекулярные шахматы, причем на массовом уровне», – поясняет Доктор Треуль. – «Я рассматриваю это как популяризацию науки. Мы ее демократизируем».

Насколько существенно повлияет на развитие науки то, что исследователи называют «социальным расчетом», – нам предстоит еще увидеть. Пока же можно заметить, что Foldit, где игрокам предлагалось соревнование по конструированию белка, заинтересовала почти 50 000 человек. Примечательно, люди смогли что не только превзойти программные алгоритмы конструирования белка, но и пути их решения, разработанные в ходе игры, оказались значительно более гибкими и адаптируемыми, чем у их соперников – компьютерных программ.

Еще один проект под названием «Galaxy Zoo», разработанный с целью классификации объектов далекого космоса широким кругом астрономов, к настоящему времени привлек внимание 250000 человек. Программа, лежащая в основе этого онлайн проекта, использует навыки распознавания игроков. Изначально разработчики думали, что на классификацию миллиона галактик, изображения которых были собраны в ходе проекта «Слоановский цифровой обзор неба» (Sloan Digital Sky Survey), уйдет год. Но в первый же день работы проекта пользователи-волонтеры распознавали до 70.000 объектов в час, и за первый год участие почти 150000 человек позволило ученым классифицировать 50 миллионов объектов далекого космоса .

По словам Ширки, первый опыт и Foldit, и Galaxy Zoo – это только намек на грандиозные возможности цифрового «сплетения» способностей множества людей. "Наш мир полон уникальных явлений", – заметил он, – "но существует еще множество областей, где может пригодиться врожденная человеческая способность к познанию".

Доктор Треуль заявил, что вопрос безопасности в связи с разработкой новых форм РНК на данный момент не стоит, поскольку компоненты создаются в очень малых количествах и содержатся в пробирках. В будущем же перед игроками могут встать реальные этические и правовые вопросы, которые людям еще только предстоит решать.