谷歌人工智能工具的协助帮助科学家们发现了嗜热微生物的蛋白质如何应对地球最深海沟的恶劣条件，从而为这些生命组成部分在早期地球条件下如何进化提供了新的见解。

该研究结果发表在《PRXLife》杂志上，可能会促使人们进一步研究其他星球上的蛋白质和生命的内部运作，并成为人工智能如何将此类研究加速数十年的成功案例。

“这项研究让我们更好地了解如何设计一种新的蛋白质来抵抗压力，并为我们了解哪些类型的蛋白质更有可能存在于高压环境中(如海底或其他星球上的环境)提供了新的线索，”共同领导这项研究的约翰霍普金斯大学化学家斯蒂芬弗里德说。

弗里德的团队将嗜热菌(一种因其耐热能力而广泛用于科学实验的微生物)置于实验室模拟压力下，模拟马里亚纳海沟的压力。测试显示，嗜热菌的一些蛋白质能够抵抗这种压力水平，因为它们具有内在的灵活性，原子结构之间有额外的空间，这种设计使它们能够压缩而不会坍塌。

蛋白质的组成单元或氨基酸链“折叠”或组织成三维结构的方式决定了它们的功能。但这些结构对温度、压力和环境中的其他因素(以及生化和遗传事故)非常敏感，这些因素会导致它们错误折叠成功能失调的形状。

分析显示，细菌中60%的蛋白质能够抵抗压力，而其余蛋白质则会在压力下弯曲，形状变形，特别是在已知具有重要生化功能的点或位点。这些发现有助于解释其他生物如何在会杀死大多数生物的极端压力下茁壮成长。

“生命显然具有适应数十亿年不同环境的进化动力，但进化有时听起来几乎像是一件神奇的事情，”弗里德说。“在这里，我们真正深入研究了这种现象发生的生物物理学，并发现这是由于这些蛋白质构件的三维排列中存在一个简单的几何解。”

弗里德说，这些发现证明了人工智能在科学发现方面的潜力。通过整合谷歌AlphaFold工具的强大功能，该团队绘制了嗜热链球菌整个蛋白质组的压力敏感部分。人工智能工具预测了该生物体2,500多种蛋白质的结构，帮助团队计算出它们的配置与抵抗压力变化的能力之间的相关性——弗里德说，仅靠直接测量需要几十年才能完成这一壮举。

研究“极端”生物的约翰霍普金斯大学化学家、论文作者海莉·莫兰(HaleyMoran)表示，尽管这种模式生物以在温泉或热液喷口周围繁衍生息的能力而非承受深海压力的能力而闻名，但这些发现可能有助于人们了解极度缺乏研究甚至未知的深海生物。

“很多人预测，如果我们要找到外星生命，我们会在某个星球或卫星的海洋深处找到它。但我们并不完全了解我们自己海洋中的生命，那里有许多不同的物种不仅能忍受会杀死我们的物质，它们还喜欢它并在其中繁衍生息，”莫兰说。“我们正在提取蛋白质，即生命的基石之一，并将它们置于这些极端条件下，看看它们如何适应以突破生命的极限。”

研究结果还强调了高压测试如何揭示隐藏在其他生物体中的其他分子功能。康奈尔大学化学家理查德·吉利兰(RichardGillilan)参与设计了高压实验，他说，到目前为止，传统思维认为压力水平需要远远超过海沟水平才能影响蛋白质的生物化学。

“我们确实大吃一惊，但随着我们继续仔细核对数字并检查单个分子结构，我们意识到这是一张藏宝图，”吉利兰说。“我们打开了一扇大门，它将为结构和生物物理研究，甚至药物发现提供许多新的目标。”

该团队接下来将对其他生物进行实验，特别是那些在深海高压下茁壮成长的生物。

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