Wirusy kontra sztuczna inteligencja. Kto jest górą?

Wirusy to najliczniejsze i najbardziej zróżnicowane na świecie „organizmy” (cudzysłów, bo wciąż nie ma ani pewności, ani zgody, czy spełniają one kryteria życia). Szacunki wskazują, że w ziemskiej biosferze znajduje się ok. 1031 wirionów (czyli pojedynczych jednostek zdolnych do zainicjowania replikacji w organizmie gospodarza). Tylko niewielka część, bo zaledwie kilkaset tysięcy rodzajów wirusów, infekuje zwierzęta, w tym ludzi. Zdecydowana większość patogenów przystosowała się do zakażania jednokomórkowców, np. bakterii. Uważa się, że w ziemskich ekosystemach funkcjonują setki milionów „gatunków” wirusów wyspecjalizowanych w infekowaniu mikroorganizmów.

Jak poznać i zrozumieć tak ogromną bazę życia/nie życia? Doświadczalne badanie tych patogenów jest niewyobrażalnie trudne. Nie są one przystosowane do samodzielnego funkcjonowania przez dłuższy czas, nie da się ich namnażać poza organizmem żywiciela. Nawet poznanie naszych „własnych” wirusów jest trudne, a co dopiero tych, które infekują np. bakterie żyjące w kominach hydrotermalnych czy ekstremalnie zasolonych wodach?

Dlatego chińsko-australijski zespół uczonych postanowił zmienić podejście: zdecydował się na coś w rodzaju mikrobiologicznych sieci zarzucanych na dziesiątki ziemskich ekosystemów. „Złowili” w ten sposób ogromne ilości danych z zakresu tzw. metagenomiki. Czyli uzyskali miliony fragmentów genomów, pochodzących od różnych wirusów, a następnie starali się rozpoznać ich „właścicieli”.

Można to porównać do sytuacji, w której ktoś na podstawie pojedynczych puzzli próbuje odgadnąć, jak wygląda cała układanka (a w zasadzie setki tysięcy odrębnych układanek). Nie dość jednak, że poszczególne zestawy są niekompletne, to jeszcze miliony lementów pomieszano je ze sobą w jednym pudełku. Takie dane wymagają nie tylko gigantycznych mocy obliczeniowych, ale też opartych na statystyce przewidywań (jak najprawdopodobniej wygląda cały obrazek, skoro jego niektóre elementy wyglądają tak i tak).

Do wykonania tego zadania uczeni wykorzystali oczywiście sztuczną inteligencję. Przede wszystkim algorytm o nazwie LucaProt. „Przetrawił” on przekazane mu dane i odnalazł prawie 162 tys. potencjalnie istniejących gatunków wirusów. Z tego ok. 70 tys. miało nieznane dotąd cechy.

Czy taki wynik to duże dokonanie? I tak, i nie. Z jednej strony, lepsza taka próba zrozumienia wirusowego kosmosu, niż żadna. Z drugiej – nauka wzbogaciła się o wiedzę typu: „tak jak sądziliśmy, wirusów jest bardzo wiele”. Nie da się na razie ustalić, w jaki sposób te „odgadywane” przez AI wirusy miałyby działać, ani jak ich geny miałyby się przekładać na konkretne funkcje czy drogi transmisji. Trzeba też pamiętać, że sztuczna inteligencja miewa problemy z właściwym uzupełnianiem „obrazka”. O ile nieźle sobie radzi z przewidywaniem konformacji białek (np. ESMFold), o tyle trudno powiedzieć, na ile wiarygodne są jej zgadywanki dotyczące kompletnych genomów.

Dziękujemy, że jesteś z nami. To jest pierwsza wzmianka na ten temat. Pulsar dostarcza najciekawsze informacje naukowe i przybliża najnowsze badania naukowe. Jeśli korzystasz z publikowanych przez Pulsar materiałów, prosimy o powołanie się na nasz portal. Źródło: www.projektpulsar.pl.