Принять активное участие в спасении планеты от пандемии Covid-19 может любой желающий. Причем даже не выходя из дома, что особенно удобно в условиях тотального карантина, отмечает ВВС.
Для этого не нужно быть химиком или врачом - можно и вовсе не иметь никакого образования. Более того, не обязательно даже быть совершеннолетним.
Чтобы помочь ученым в поиске эффективного лекарства от коронавируса, достаточно иметь компьютер и немного свободного времени. Даже постоянный доступ в интернет не обязателен - играть можно офлайн.
Всё верно, играть. Научные изыскания можно вести, решая пространственные задачи-головоломки, с большинством из которых без особого труда справится ученик средней школы (игра переведена на дюжину языков, включая русский).
Однако за увлекательным времяпрепровождением скрывается серьезная наука.
Игра под названием Fold.it была разработана Центром игровой науки (Center for Game Science) в Сиэтле как совместный проект пяти ведущих американских вузов, основной из которых - Институт белкового дизайна при Вашингтонском университете.
Изначально платформа создавалась для борьбы с другими болезнями - в первую очередь с ВИЧ и различными видами рака. Но сейчас она полностью посвящена поиску лекарства от Covid-19.
На первый взгляд игра немного напоминает виртуальный 3D-конструктор - разве что детали у него довольно причудливой формы. Одни похожи на ветви деревьев, другие - на закрученные спиралью макароны или кукурузные палочки, третьи - на пчелиные соты.
Конструктор этот уже как будто кто-то собрал, соединив детали в длинную извилистую цепочку. Только собрал как-то неправильно, словно в спешке - и даже специально отметил места, где можно было постараться получше.
В этом и состоит задача игрока - усовершенствовать конструкцию, вращая фрагменты относительно друг друга, чтобы добиться оптимальной формы.
На самом деле конструктор - это молекула белка. Только белок этот не настоящий: цепочка сгенерирована компьютером из стандартного набора аминокислот методом случайных чисел.
В общей сложности аминокислот, из которых состоят белки, всего 20 - казалось бы, немного. Но как из 33 букв русского алфавита составлено бесчисленное множество текстов - от школьных прописей до "Войны и мира", - так из двух десятков аминокислот теоретически можно собрать бесконечное число протеинов, нанизывая их друг за другом в произвольном порядке.
Вариантов настолько много, что массы всей нашей планеты не хватит, чтобы собрать хотя бы по одной молекуле каждого возможного белка всего из 40 звеньев. А это очень короткая цепь: в большинстве известных науке протеинов аминокислот больше тысячи.
Каждое звено обладает своим набором химических свойств, все они взаимодействуют друг с другом - и за счет этого длинная цепочка сворачивается в клубок. Но не произвольно, как придется, а всегда одинаково.
Архитектура каждого белка уникальна и неповторима. И именно она определяет его свойства, поскольку позволяет сцепляться с подходящим по форме рецептором.
Проще говоря, протеины - это набор ключей, каждый из которых открывает свой замок. Например, инсулин открывает клетку для поступления туда глюкозы.
Вирус SARS-CoV-2 - опасный самозванец, который фактически подобрал ключ к нашим клеткам.
Как и другие коронавирусы, он покрыт защитной оболочкой, усеянной шиповидными отростками. И на конце каждого такого шипа - молекула белка, которая служит ему отмычкой.
Дело в том, что на поверхности наших клеток есть рецептор ACE2 (АФП2), рассчитанный на очень похожий по форме протеин. Поэтому, когда вирус попадает шипом в "замок", клеточная мембрана принимает его за своего и пропускает внутрь.
Чтобы предотвратить заражение или остановить развитие болезни, нужно найти такой белок, который бы связывал вирусу руки - то есть блокировал шиповидные отростки, не давая ему проникнуть в клетку. И все, что для этого нужно, - подобрать молекулу нужной формы.
Звучит не слишком сложно, но на самом деле с этой задаче плохо справляются даже суперкомпьютеры. Точно предсказать, как именно свернется последовательность из сотен и тысяч аминокислот, где каждое звено влияет на другие, практически невозможно. Не говоря уже о бесчисленных вариантах самой цепочки.
И вот тут на помощь приходят обычные люди, игроки в Fold.it (дословный перевод названия - "Сверни его"). Развлекаясь с виртуальным 3D-конструктором в свободное время, они опытным путем на практике перебирают миллионы возможных комбинаций.
Поскольку во всех известных белках аминокислоты упакованы в пространстве максимально компактно, количество набранных очков зависит от того, насколько плотным получается клубок, свернутый "вручную".
При этом сам игрок может не знать о белках вообще ничего - достаточно лишь в самых общих чертах сообщить ему какие-то общие закономерности. Например, оранжевые фрагменты скорее всего будут спрятаны в центре клубка, а зеленые расположатся ближе к поверхности.
Экспериментально доказано: наш мозг решает пространственные задачи совсем не хуже, а часто даже лучше искусственного интеллекта - за счет интуиции и накопленного опыта. Более того, опытные геймеры делают более точные предсказания и справляются с укладкой цепочки лучше, чем профильные ученые.
А пока игра продолжается, первая сотня самых удачных вариантов уже проходит испытания в Вашингтонском университете. Химики и биоинженеры Института белкового дизайна вручную собирают предложенные игроками виртуальные цепочки протеинов в лаборатории - чтобы проверить, как они свернутся в реальной жизни.
Может быть, один из них сможет защитить наши клетки от вируса-самозванца.