Nyt computerspil gør dig til genforsker

Det kan være pinligt, hvis din lærer, professor eller chef opdager, at du sidder og spiller computerspil på nettet.

Men hvis du kaster dig over computerspillet Phylo, kan du med god samvittighed fortælle ham, at du “bare lige hjælper nogle forskere med en vigtig dna-sammenligning”.

Phylo er nemlig ikke bare underholdende tidsfordriv, det er en måde at donere din hjernekapacitet til videnskaben.

I spillet skal du sammenligne og matche dna-sekvenser for en række forskellige arter, og her tyder meget på, at menneskehjerner kan finde frem til bedre løsninger en computerkraft.

Derfor håber forskerne bag Phylo, at spillernes resultater kan bruges til at forbedre vores viden om, hvordan mennesker og dyr har udviklet sig, og hvordan forskellige genetiske sygdomme er opstået.

Sådan spiller du Phylo

Computerspillet Phylo er udviklet af forskere på McGill University i Canada, og selvom det er ment som et forskningsredskab, så er der lagt stor vægt på, at spillets design er enkelt og indbydende.

I spillet bliver du præsenteret for to eller flere rækker af farvede kasser. Du skal sammenstille kasserne, så farverne passer så godt sammen som muligt i hver lodret kolonne.

Hver række repræsenterer en stump af et væsens dna, og hver farvet kasse repræsenterer en af de fire baser, som en dna-streng er bygget op af. Som spiller skal man altså prøve at finde ud af, hvor godt man kan få disse dna-stykker til at passe sammen.

Ved at matche dna fra forskellige arter, kan man identificere områder i genomet som er ens, og som altså er blevet bevaret gennem mange års evolution.

»På den måde kan man finde ud af, hvor meget dna forskellige arter har til fælles, og hvordan de er i familie med hinanden,« forklarer Jerome Waldispuhl, som fik ideen til spillet for omkring tre år siden.

Hvilken sygdom vil du kæmpe mod?

I spillet gælder det altså om at identificere de områder, som er ens. Ikke kun for at kortlægge evolutionstræer, men også for at blive klogere på genetiske sygdomme.

»Hvis nogle områder er identiske mellem alle arter, så betyder det sandsynligvis, at der er en grund til det. En af mulighederne er, at disse områder er funktionelt vigtige og dermed at en mutation i disse regioner måske kan skabe en alvorlig sygdom,« forklarer Jerome Waldispuhl.

Derfor har man i Phylo mulighed for at vælge, om man vil spille med dna-stumper, der er forbundet med særlige sygdomme – man kan for eksempel vælge, om man specifikt vil kæmpe med kræft, nervesygdomme eller hjerteproblemer.

Og selvom man ikke pludselig finder kuren mod kræft, mens man spiller, så er man med til at optimere det grundlag, som rigtig meget genetisk forskning bygger på, og det er et vigtigt arbejde.

»Vores forståelse af genomer er i høj grad afhængig af, om man har fået matchet dna-stumperne på en ordentlig måde,« siger Jerome Waldispuhl.

Computere kommer til kort

Umiddelbart skulle man måske tro, at man bare kunne sætte alle dna-sekvenserne ind i en supercomputer, som nemt kunne finde ud af, hvordan de passede optimalt sammen.

Men sammenligning – eller sammenstilling – af dna-sekvenserne er et matematisk problem, som er meget besværligt at beregne.

»Selvom computere kan regne med høj hastighed og præcision, så findes der problemer, der formentlig ikke kan løses hurtigt,« forklarer Christian Storm Pedersen, som er lektor i bioinformatik ved Aarhus Universitet.

Det er et såkaldt NP-hårdt problem, hvilket vil sige, at der sandsynligvis ikke findes en hurtig måde at finde en optimal løsning på. Når en computer skal beregne en optimal dna-sekvens sammenligning, så vil beregningstiden vokse som n^k – det vil sige antal tegn opløftet i antal sekvenser.

»Hvis vi for eksempel skal lave et sammenstilling af 10 rækker med hver 100 tegn, så skal laves 100^10, altså 100 trillioner operationer. Og selv hvis vi antager, at en hurtig computer kan lave en milliard af disse i sekundet, så tager det stadig 3169 år at gennemføre beregningen,« forklarer Christian Storm Pedersen.

Menneskehjerner kan noget særligt

En computer kan altså ikke finde den perfekte løsning, i stedet kan den lave nogle forsimplede beregninger, der finder en okay løsning. Og her kan menneskehjernen muligvis overhale computeren.

Menneskets hjerne er gennem mange års evolution blevet optimeret til at tænke abstrakt, til at reagere intuitivt på vores sanser og til at genkende mønstre, og det er vi faktisk blevet ret gode til.

»Kort sagt, så kan et menneske jo tænke og være kreative. En computer kan kun afvikle en samling faste instrukser,« påpeger Christian Storm Pedersen.

Et eksempel på det så man i computerprogrammet ‘Foldit’ fra 2008, hvor forskere lod mennesker kæmpe med computeralgoritmer om at folde proteiner på den bedste måde. Det viste sig faktisk, at menneskene i flere tilfælde fandt en løsning, der var bedre, end den computeren kunne finde.

Forbedringer indarbejdes

Det samme håber Jerome Waldispuhl og hans kolleger at kunne udnytte gennem Phylo.

De rækker, som dukker frem på skærmen i Phylo, er trukket ud fra en kæmpestor database af dna, som er sammenstillet af en forsimplet computeralgoritme.

Når Phylo-spilleren har gennemført et spil og givet sine bud på, hvordan sekvenserne kan matches, så bliver løsningerne sendt videre til de canadiske forskere, som så prøver at indsætte dem i den database af dna-sammenstillinger, som de har i forvejen.

Hvis løsningerne forbedrer det samlede billede, bliver de taget med. På den måde optimerer man den sammenstilling, som er grundlaget for meget genetisk forskning.

Doner din hjerneaktivitet til forskning

Jerome Waldispuhl og hans kolleger planlægger at skrive en videnskabelig artikel på baggrund af deres resultater.

Uanset hvor meget resultaterne kan bruges til, så påpeger Christian Storm Pedersen, at Phylo kan blive et nyttigt redskab, når det gælder undervisning og forskningsformidling.

»Jeg synes, at Phylo-spillet på fornem vis illustrerer, hvad sådan en dna-sammenligning er, og derfor kan det være et meget fint supplement til forklaring af emney. Det er et spændende område og et rigtigt godt udstillingsvindue for forskning, der potentielt rammer helt nye målgrupper,« siger han.

Og selvom han endnu ikke er sikker på, om dna-sammenstilling faktisk kan optimeres med menneskehjælp, så er han begejstret for ideen.

»Det giver mulighed for at udnytte en lang række personers kreativitet til at få spændende input til løsning af et svært problem. At der findes projekter, hvor man på den måde kan donere sin hjerneaktivitet, synes jeg har spændende perspektiver for de rette typer problemer,« siger han.