Учёные могут слушать белки, превращая данные в музыку

Преобразование данных о структуре белков в мелодии даёт учёным совершенно новый способ анализа этих молекул, который может раскрыть новые детали их работы — через прослушивание. Новое исследование, опубликованное в журнале Heliyon, показывает, как музыкальные звуки могут помочь учёным анализировать данные с помощью ушей вместо глаз.

Исследователи из Университета Тампере (Финляндия), Университета Восточного Вашингтона (США) и Института Фрэнсиса Крика (Великобритания) полагают, что их метод может помочь учёным легче выявлять аномалии в белках.

«Мы уверены, что люди в конечном итоге будут слушать данные и извлекать из этого опыта важную информацию, — прокомментировал доктор Джонатан Миддлтон, композитор и музыковед из Университета Восточного Вашингтона. — Уши могут уловить больше, чем глаза, и если уши будут выполнять часть работы, то глаза смогут свободно смотреть на другие вещи».

Белки — это молекулы, встречающиеся в живых организмах и выполняющие множество различных функций. Учёные обычно изучают их визуально и с помощью данных; современная микроскопия позволяет непосредственно увидеть структуру некоторых белков.

Используя технику сонификации, исследователи теперь могут преобразовывать данные о белках в музыкальные звуки или мелодии. Они задались тремя связанными вопросами: как могут звучать данные о белках? Есть ли аналитические преимущества? Можем ли мы услышать определённые элементы или аномалии в данных?

Они обнаружили, что значительная часть людей может распознавать связи между мелодиями и более традиционными визуальными представлениями, такими как модели, графики и таблицы; кажется, что «слышать» эти визуальные данные проще, чем ожидалось. Мелодии также приятны для прослушивания, что побуждает учёных слушать их более одного раза и, следовательно, многократно анализировать белки.

Сонификации создаются с помощью комбинации композиторских навыков доктора Миддлтона и алгоритмов, чтобы другие могли использовать аналогичный процесс со своими белками. Этот междисциплинарный подход, сочетающий биоинформатику и музыкальную информатику, даёт совершенно новую перспективу для сложной биологической проблемы.

«Определение укладки белка — это печально известная сложная область исследований в молекулярной биологии, — сказал доктор Роберт Байуотер из Института Фрэнсиса Крика. — Нужно не только определить тип укладки, но и искать ключи к её многочисленным функциям. Распутать эти перекрывающиеся сообщения — непростая задача. Музыка рассматривается как помощник в достижении этой цели».

Исследователи утверждают, что их молекулярные мелодии можно почти сразу использовать в преподавании белковой науки, а после некоторой практики учёные смогут использовать их для различения различных белковых структур и выявления аномалий, таких как мутации.

Белки — это только первый шаг, но наши знания о других молекулах также могут выиграть от сонификации; однажды мы сможем слушать наши геномы и, возможно, использовать это для понимания роли «мусорной» ДНК.