Μια διεθνής ερευνητική ομάδα ανέπτυξε έναν αλγόριθμο βαθιάς μάθησης προκειμένου να ρίξει φως στην «ιόσφαιρα»– τους ιούς, δηλαδή, που κατοικούν στα διαφορετικά περιβάλλοντα της Γης. Αυτοί οι ιοί όχι μόνο διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στην ανθρώπινη υγεία, αλλά είναι επίσης διαδεδομένοι σε ακραία περιβάλλοντα.

Οι ερευνητές ανέπτυξαν έναν αλγόριθμο βαθιάς μάθησης, τον LucaProt, προκειμένου να υπολογίσουν τεράστιες ποσότητες δεδομένων γενετικής αλληλουχίας, συμπεριλαμβανομένων μεγάλων γονιδιωμάτων ιών έως και 47.250 νουκλεοτιδίων. Σύμφωνα με τους ερευνητές, ο αλγόριθμος ανακάλυψε 161.979 νέα είδη ιού RNA. Πρόκειται για μια σημαντική ανακάλυψη η οποία θα μπορούσε να βελτιώσει δραματικά την κατανόησή μας για τη βιοποικιλότητα της Γης και να βοηθήσει στον εντοπισμό εκατομμυρίων ακόμη ιών που δεν έχουν ακόμη χαρακτηριστεί.

«Αυτός είναι ο μεγαλύτερος αριθμός νέων ειδών ιών που ανακαλύφθηκαν σε μία μόνο μελέτη, διευρύνοντας μαζικά τις γνώσεις μας για τους ιούς που ζουν ανάμεσά μας», δήλωσε ο ανώτερος συγγραφέας της μελέτης, Έντουαρντς Χολμς, καθηγητής στη Σχολή Ιατρικών Επιστημών του Πανεπιστημίου του Σίδνεϊ στην Αυστραλία.

«Το να βρίσκεις τόσους πολλούς νέους ιούς με τη μία είναι εντυπωσιακό και απλώς χαράζει την επιφάνεια, αποκαλύπτοντας έναν νέο κόσμο. Υπάρχουν εκατομμύρια ιοί ακόμη που θα μπορούσαν να ανακαλυφθούν και μπορούμε να εφαρμόσουμε την ίδια προσέγγιση στον εντοπισμό βακτηρίων και παρασίτων» πρόσθεσε.

Ο ρόλος των ιών RNA σε ακραία περιβάλλοντα

Οι ιοί RNA μπορούν να εντοπιστούν και σε ακραία περιβάλλοντα σε όλο τον κόσμο και να διαδραματίσουν βασικό ρόλο στα παγκόσμια οικοσυστήματα. Σε αυτή τη μελέτη βρέθηκαν να ζουν στην ατμόσφαιρα, σε θερμές πηγές και υδροθερμικές οπές.

«Το γεγονός ότι τόσοι πολλοί τύποι ιών ζουν σε ακραία περιβάλλοντα αποτελεί απλώς άλλο ένα παράδειγμα της εκπληκτικής ποικιλομορφίας και της επιμονής τους να ζουν στις πιο σκληρές συνθήκες, δίνοντάς μας πιθανώς ενδείξεις για το πώς προέκυψαν οι ιοί και άλλες στοιχειώδεις μορφές ζωής», είπε ο Χολμς.

Μελλοντικές κατευθύνσεις και εφαρμογές της τεχνητής νοημοσύνης στην ιολογία

«Η συντριπτική πλειονότητα αυτών των ιών είχε ήδη αλληλουχηθεί και καταγραφεί σε δημόσιες βάσεις δεδομένων, αλλά ήταν τόσο αποκλίνοντες που κανείς δεν ήξερε τι ήταν. Αποτελούσαν αυτό που συχνά αναφέρεται ως σκοτεινή ύλη του γενετικού υλικού» είπε ο Χολμς.

Το σύστημα τεχνητής νοημοσύνης εκπαιδεύτηκε ώστε να υπολογίζει αυτή τη σκοτεινή ύλη και να αναγνωρίζει ιούς με βάση τις αλληλουχίες και τις δευτερεύουσες δομές της πρωτεΐνης που χρησιμοποιούν όλοι οι ιοί RNA για την αντιγραφή τους. Το εργαλείο μπόρεσε να οργανώσει και να κατηγοριοποιήσει όλες αυτές τις ανόμοιες πληροφορίες, ρίχνοντας φως στην έννοια αυτής της σκοτεινής ύλης για πρώτη φορά. Μπόρεσε επίσης να επιταχύνει σημαντικά την ανακάλυψη των ιών.

«Το LucaProt αντιπροσωπεύει μια σημαντική ενσωμάτωση της τεχνητής νοημοσύνης αιχμής και της ιολογίας, αποδεικνύοντας ότι η εν λόγω τεχνολογία μπορεί να πραγματοποιήσει αποτελεσματικά καθήκοντα στη βιολογική εξερεύνηση. Αυτή η ενοποίηση παρέχει πολύτιμες γνώσεις και ενθάρρυνση για περαιτέρω αποκωδικοποίηση βιολογικών αλληλουχιών και αποδόμηση βιολογικών συστημάτων από μια νέα οπτική γωνία. Θα συνεχίσουμε επίσης την έρευνά μας στον τομέα της τεχνητής νοημοσύνης για την ιολογία» δήλωσε ο συν-συγγραφέας της μελέτης. Δρ. Ζάο- Ρονγκ Λι, ερευνητής στο Apsara Lab του Alibaba Cloud Intelligence.

Τα ευρήματα της μελέτης δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό «Cell».

ΠΗΓΗ: SciTechDaily