Met behulp van kunstmatige intelligentie kun je eiwitten omzetten in een muzikale compositie én andersom, laten MIT-onderzoekers weten in ACS Nano.

Geluid ontstaat doordat een voorwerp (bijvoorbeeld een snaar) met een bepaalde frequentie trilt en die trillingen in de lucht doorgeeft. Ook moleculen trillen constant, maar we kunnen bijvoorbeeld geen ‘ontbijtbordmuziek’ horen, omdat de frequentie waarmee de meeste stoffen trillen te laag of te hoog is.

Hetzelfde geldt voor aminozuren en daarmee ook eiwitten. Elk eiwit is opgebouwd uit een grote en goed geordende hoeveelheid aminozuren, die dus elk een unieke vibratiefrequentie hebben. Met deze informatie begonnen Markus Buehler, Chi Hua Yu en collega’s van MIT te onderzoeken of ze een systeem konden ontwikkelen waarmee deze vibraties te horen zijn.

Buehlers team linkte aan elk van de twintig natuurlijke aminozuren een ‘toon’, en maakten zo een twintigtonige toonladder. Elke toon is opgebouwd uit de verschillende aminozuurvibraties — net als een snaar is opgebouwd uit basisfrequentie en corresponderende boventonen — en klinkt meer als een bijzonder akkoord dan een opzichzelfstaande noot. Het team kreeg dit voor elkaar door de vibraties met kwantummechanische berekeningen te bepalen.

De onderzoekers wilden niet zomaar muziek maken van eiwitten. Buehler verklaart in een persbericht dat ze zo een beter handvat krijgen voor het begrijpen van eiwitten en hun scala aan variëteit. In wezen proberen ze zo de ‘taalbarrière’ te doorbreken door de zeer complexe eiwittaal (inclusief structuur, vouwing, sequentie et cetera) om te zetten in een taal waar mensen veel meer mee kunnen: muziek, met toonhoogte, -lengte en volume inbegrepen.

Door de ‘eiwitmuziektheorie’ te combineren met kunstmatige intelligentie, die de ‘eiwitontwerp’-taal wel kon leren, zijn niet alleen aanpassingen aan bekende eiwitten gemaakt, maar kon het systeem zelfs nieuwe eiwitten maken. Dat laatste kun je echter nog niet sturen op basis van functie, elasticiteit of reactiviteit.

Met de technologie heeft het team ook muzikale composities gemaakt, compleet gebaseerd op het geluid en de twintigtonige toonladder van de aminozuren. Daarmee willen ze laten zien dat het gebruikt kan worden als creatief platform.

Zelf ‘aminozuurmuziek’ maken? De onderzoekers hebben een Android-app ontwikkeld met alle twintig aminozuurgeluiden: Amino Acid Synthesizer. De resultaten doen in ieder geval al denken aan de muziek die al eens is gemaakt met behulp van een spinnenweb.