Danskere vil skabe kunstigt liv med supercomputer

"Vi er i gang med at lave en minimal levende organisme. Vi starter helt fra grunden, hvor vi ikke tager udgangspunkt i en levende celle. Vi starter med materialer, der ikke er levende, og så sætter vi dem sammen på en måde, så de bliver levende."

Det lyder umiddelbart som en umulig opgave, når Steen Rasmussen fortæller, hvad forskerne på Syddansk Universitets Center for Fundamental Living Technology. FLinT er i gang med.

Men det er ikke umuligt, blot meget kompliceret, forsikrer Steen Rasmussen, der er grundforsknings-professor og forskningsleder på FLinT.

Til at hjælpe med at løse den komplicerede opgave har Syddansk Universitet nyligt installeret et nyt High Performance Computing-cluster (HPC).

Den nye supercomputer er en IBM System x iDataplex-løsning med 264 servere, der er tæt forbundne via et 40 gigabit per sekund Infiniband-netværk.

Den nye supercomputer er navngivet Horseshoe 6 - mere om navnet senere - og hjælper forskerne med at finde frem til hvilke laboratorieforsøg, som forskerne med fordel kan udføre og er samtidig et effektivt værktøj, når resultaterne fra laboratorieforsøgene skal fortolkes.

Simuleringer af molekylære processer
"Vi bruger supercomputeren og andre computere til at lave modeller af fysiske, kemiske, biologiske og biokemiske systemer. Vi forsøger så at lære, hvad vi kan om de systemer ved hjælp af computerens simuleringer af systemerne. Det gør os bedre rustet til at lave de konkrete eksperimenter i laboratorierne," forklarer Steen Rasmussen.

Når Steen Rasmussen taler om kunstigt liv, er det liv på molekylær plan og ikke kunstigt skabte mennesker eller dyr.

Selvom det er liv på molekylær plan, vil det udvise en række karakteristika, der er kendetegnende for alle levende organismer. 

"Det liv, som vi laver, er meget simplere end det liv, vi kender i dag. Men det kan vokse, dele og udvikle sig," forklarer Steen Rasmussen.

Muligheden for at vokse, dele sig (replikere) og udvikle sig (evolution) er tre essentielle karakteristika for levende organismer.

"Vi skal have et system, der kan tage ressourcer ind og omdanne ressourcerne til byggesten, så den kan vokse og dele sig. Så skal vi have information, som delvis styrer og kontrollerer vækst- og delingsprocessen. Den information skal kunne videregives til næste generation og det skal samtidig være muligt at ændre lidt på informationen.

Når informationen kan ændre sig lidt, vil man få forskellige anden-generations-systemer, da de har forskellig information. Derfor vokser og deler de sig på lidt forskellig måde. Det giver mulighed for selektion. Har du selektion og replikation, så har du evolution. Og så har vi skabt liv," siger Steen Rasmussen.

Ingen eksakte forudsigelser
Selvom det kunstige liv er simplere end det som de fleste vil beskrive som liv, så er det på ingen måde enkelt. Derfor giver computer-modellerne kun fingerpeg om udkommet af laboratorieforsøg. Det er ikke muligt at lave modeller, der fuldstændigt forudsiger, hvordan systemerne vil reagere i virkeligheden.

"Det er komplicerede systemer vi arbejder med, så man kan ikke rigtig forudsige det på samme måde som man eksempelvis kan forudsige en satellits bevægelse omkring en planet. Årsagen til at man kan lave forudsigelser af hvordan satellitter bevæger sig er, at man kan lave nogle simple idealiserede modeller som fungerer forbavsende godt. Man har et stort legeme som er jorden og så har man et lille legeme som er satellitten," siger Steen Rasmussen og fortsætter:

"Hvis man putter nogle molekyler ned i vand, så har du millioner af komponenter, der vekselvirker med hinanden på samme tid, så det er meget meget mere kompliceret. Fordi der er mange ting i spil på samme tid kan vi ikke lave forudsigelser. Det er det, der er karakteristisk for denne del af videnskaben."

Nogle af modellerne er statistiske modeller, der opererer med sandsynlighed for opførsel.

Supercomputerens modeller anvendes af forskerne til at blive klogere på de laboratorieforsøg som de påtænker at lave.

"Vi kan lære noget om, hvordan de forskellige ting vekselvirker med hinanden inden vi laver vores eksperimenter. Vi kan luge ud i nogle af vores misforståelser tidligere ved hjælp af supercomputeren," siger Steen Rasmussen.

Fortsættes ...