Gamere løste molekylærbiologisk virusgåde

Opdagelsen giver forskere, som arbejder med at lave AIDS-medicin, nye indfaldsvinkler til at blokkere det frygtede virus.

Det er første gang gamere løser et langvarig videnskabelig problem på den måde.

Og det bliver nok ikke den sidste, for den type borgerforskning bliver mere og mere udbredt.

’Foldit’ – tredimensionelt puslespil som hjælper

En baggrund inden for biokemi er altså ikke nødvendig for at kunne gøre en forskel inden for molekylærmodellering af virus-proteiner. Det er nok med en brugerkonto hos onlinespillet ’Foldit’.

Foldit er et tredimensionelt puslespil, hvor spillerne får en model af et potein med en ryggrad og sidegrene, som de kan flytte på.

Spillet giver dem point og ranglister dem ud fra, hvor gode modeller de formår at lave. Foldit giver spillerne mulighed for både at samarbejde og konkurrere.

Baggrundskundskaber er ikke nødvendige, fordi spillet lærer dig, hvad der fungerer, og hvad der ikke gør.

Formidabel kraft løser videnskabelige problemer

Projektet er et samarbejde mellem biokemiafdeling og et center for spilforskning ved University of Washington i USA.

Formålet var at bruge spillernes færdigheder til at afsløre proteinenes form.

»Spilleres opfindsomhed er en formidabel kraft. Og hvis opfindsomheden kanaliseres rigtig, kan den bruges til at løse en lang række videnskabelige problemer.«

Det siger Firas Khatib ved biokemiafdelingen i en pressemeddelelse fra universitetet.

Vanskeligt arbejde for forskere

Når forskere skønner proteinernes tredimensionale struktur, skønner de også en masse andet om, hvordan proteinerne arbejder inde i cellerne.

Proteinerne er arbejdshestene i hver celle i alle levende organismer, og de er involveret i næsten alle processer i vores kroppe. Og de er lige så vigtige i virus.

I det HIV-lignende abevirus Mason-Pfizer (M-PMV) findes et protein, der spiller en kritisk rolle for, hvordan virusset modnes og formerer sig.

Der kræver intensiv forskning at lave medicin, der blokerer den slags proteiner. Men uden at kende den nøjagtige form på virusproteinet, har arbejdet med M-PMV været vanskeligt.

Gamere havnede i Nature

Problemet er nu løst af Foldit-spillere.

Proteinformen blev afsløret i en forskningsartikel i tidsskriftet Nature, og to af spillergrupperne er krediteret for indsatsen ved at være anført som forfattere på studiet.

De to grupper kalder sig ’Foldit Contenders Group’ og ’Foldit Void Crushers Group’. I studiet refereres der specifikt til løsningerne, som blev leveret af tre spillere ved navn ‘spvincent’, ‘grabhorn’ og ‘mimi’.

At spillere afslørede proteinfoldingen på den måde indikerer muligheden, online dataspil har, for at kanalisere menneskelig intuition og tredimensionel mønstergenkendelse til at løse videnskabelige problemer, mener forskerne.

Spillerne har nemlig fundet frem til strukturer, som ikke kunne findes med computerprogrammer. Menneskelig intuition har sejret, hvor automatiserede metoder fejlede.

Løsningen ligger indbygget

Al information, som skal bruges for at bestemme en proteinstruktur, eller måden proteinet folder sig selv på, ligger i proteinets aminosyresekvens. Denne sekvens kan forskerne bestemme ved hjælp af moderne sekvenseringsteknologi.

Men det, vi vil stå tilbage med her, er bare en lang kæde af aminosyrer. I virkeligheden folder proteinet sig sammen til en kompakt klump og opnår stabilitet.

Vi ved, at proteiner altid folder sig i den form, der kræver mindst energi for den bestemte aminosyresekvens. Så i henhold til denne regel, ligger løsningen altså indbygget i sekvensen.

Det er en vanskelig opgave for computere at afsløre foldingen, fordi der findes så utrolig mange mulige konfigurationer, der skal gennemgås.

Menneskelig intuition giver en fordel

Her har mennesker en fordel med en mere intuitiv tilgang.

Foldit har flere tusinde spillere fra forskellige steder i verden. Spillet udnytter deres rumlige forståelse til at rotere kæderne af aminosyrer i cyberspace. Nye spillere starter på et grundlæggende niveau og bevæger sig opad efter hver opgave.

De forskellige samarbejdsgrupper sender deres løsninger til forskerne, som kontinuerlig forbedrer spillet ved at analysere spillernes problemløsningsstrategier. Forskerne serverer også hele tiden nye udfordringer til spillerne.

»Mennesker har en evne til rumligt ræsonnement, som computere ikke er så gode til,« siger Seth Cooper ved universitetets Department of Computing Science and Engineering.

»Spil skaber et ramme, hvor menneskernes og datamaskinernes styrker kan forenes. Resultaterne i denne ugens studie viser, at spil, forskning og dataregning kan kombineres til at gøre fremskridt, der ikke har været mulige tidligere«, siger Cooper.

I modsætning til computerne har menneskerne desuden en evne til at opdage en blindvej tidligt og stoppe. Vi er også gode til at tage kortsigtede risikoer for at vinde på lang sigt.

Nybegyndere bliver eksperter

»Foldit viser, at et spil kan gøre begyndere til eksperter, der er i stand til at producere førsteklasses videnskabelige opdagelser,« siger Zoran Popovic, direktør for universitetets Department of Computing Science and Engineering.

»Vi er nu i færd med at bruge den samme tilgang og at ændre måden, man underviser i matematik og naturvidenskab i skolen,« siger han.

Såkaldt ’crowd sourcing’ og distribueret databehandling er fænomener, som stadig bliver vigtigere inden for forskning.

De første projekter af denne type brugte kun regnekraften i deltagerenes computere, for eksempel til at sortere store mængder data.

Projektet Seti@home var tidlig ude i 1999, og brugte deltagernes computere til at sortere data fra radioteleskoper på jagt efter rumvæsener. Mange lignende projekter er kommet til efterfølgende.

Forskere får øjnene op for gamere

Nu er forskerne i gang med at opdage evnerne hos computernes ejermænd.

Stardust@home satte for eksempel mennesker i sving med at se gennem store mængder billeder for at finde stjernestøv i samlebrættet på en NASA-rumsonde.

Med Foldit er computernes ejere i fuld gang med ikke alene at bruge deres observationsevne, men egen tankekraft til at løse problemer. Foldit-projektet kan kaldes distribueret tænkning.

Når det gælder proteinfoldingen til M-PMV, har opdagelsen af proteinets struktur umiddelbart åbnet nye muligheder for design af medicin mod retrovirus.

Flere karakteristika ved overfladen på det afslørede protein står nemlig frem som mulige mål for medicin, som søger at forhindre det i at gøre deres arbejde i virusset.

Firas Khatib ved University of Washingtons Department of Biochemistry ledte studiet, hvor gamere løste et molekylærbiologisk problem som forskerne har knoklet med i over ti år. (Foto: University of Washington)