Есть много удивительных аналогий между белками (основными строительными блоками жизни) и музыкальным рядом. Поэтому возможно из молекул белка создавать мелодии.
Хотя это не новый метод, вычислительные биологи из Национального университета Сингапура провели исследование с группой старшеклассников и других учёных, чтобы выяснить, как создать музыку с помощью буквенных обозначений.
Белки структурированы в виде свёрнутых цепочек, которые можно представить как последовательность букв алфавита, которая во многом похожа на строку музыкальных нот в алфавитной записи. Белковые цепи также можно складывать в волнистые и изогнутые узоры со взлётами, падениями, поворотами и петлями. Точно так же музыка состоит из звуковых волн более высокого и низкого тона, с изменяющимся темпом и повторяющимися мотивами.
Алгоритмы преобразования белка в музыку сопоставляют структурные и физико-химические характеристики последовательности аминокислот с нотной последовательностью.
Экспериментаторы обнаружили, что отображение белка и музыки можно настроить в зависимости от характеристик конкретного стиля. Для исследования они выбрали классическую фортепианную музыку периода романтизма (XIX век), в который входят такие композиторы, как Шопен и Шуберт. Чтобы протестировать алгоритм, они применили его к 18 белкам, которые играют ключевую роль в различных биологических функциях.
В результате получилась сложная музыка с замечательными вариациями по высоте, громкости и ритму.
Теперь учёные надеются, что их работа побудит других исследователей сочинять белковую музыку в разных стилях и вдохновит общественность на изучение "строительных блоков жизни".
18 белков использовались для создания классической музыки.
Эксперт.Чэнь Юй Цзун, профессор кафедры фармацевтики Национального университета Сингапура
- Как играть музыку по белкам?
- Белок выглядит как цепочка из маленьких бусинок. Всего их существует 20 видов. Эти бусинки обозначены учёными в алфавитном порядке. Следовательно, белок может быть закодирован цепочкой букв алфавита, очень похоже на музыкальные ноты.
- Расскажите подробнее о своём эксперименте.
- Первое – ищем статистические исследования физических и химических свойств белковых кодов. Эти коды на самом деле представляют собой химические соединения, называемые аминокислотами. Физические и химические свойства аминокислот были исследованы учёными и опубликованы в научной литературе. Второе – статистическое исследование музыкальных свойств классического музыкального стиля Fantasy-Impromptu. И третье – сравнение статистических профилей свойств протеиновых кодов и музыкального стиля. После чего выбираем наиболее подходящие пары свойств кода белка и свойств музыкального стиля для сопоставления кодов белка с музыкальными нотами.
- Почему выбрали именно классическую музыку?
- По двум причинам. Во-первых, она обладает сильными характеристиками хроматизма, аккордов, широким диапазоном клавиатуры и способностью вызывать сильные эмоции, которые могут быть легко зафиксированы статистическими исследованиями сопоставления белков и музыки. Во-вторых, классическая музыка – одно из лучших достижений человечества. Мы хотим выразить своё уважение к этому явлению, выбрав классический стиль для создания протеиновой музыки.
- Как может прослушивание "звуков жизни" на молекулярном уровне вдохновить людей заинтересоваться биологией и вычислительной техникой?
- Люди наблюдают и оценивают окружающий мир разными способами, включая слух. В частности, когда мы находимся в темноте или в незнакомом месте, мы в значительной степени полагаемся на слух для наблюдения и понимания ситуации. Обычные люди не знакомы с жизнью на молекулярном уровне, но интересуются ею. Слушая "звуки жизни", мы можем почувствовать более тесную связь с самыми основными принципами нашей собственной жизни и с тем, что заставляет нас расти, действовать, учиться, исследовать, понимать и любить.