کشف بیش از 160هزار ویروس RNA جدید با کمک هوش مصنوعی

دانشمندان با استفاده از هوش مصنوعی بیش از 160هزار ویروس RNA جدید را کشف کرده‌اند که به طور چشمگیری درک ما از تنوع ویروسی را گسترش می‌دهد.

به گزارش تک‌ناک، این کشف می‌تواند انقلابی در ویروس‌شناسی ایجاد و به شناسایی سریع‌تر ویروس‌های نوظهور کمک کند. همچنین می‌تواند باعث بهبود روش‌های تشخیص و درمان بیماری‌های ویروسی شود.

محققان برای آشکار کردن جزئیات ویروس‌ها که یک شاخه متنوع و اساسی از حیات هستند، که درست زیر پای ما و در هر گوشه‌ای از جهان زندگی می‌کند، از هوش مصنوعی (AI) استفاده کرده‌اند.

ویروس‌ها نه تنها نقش‌های مهمی در سلامت انسان دارند، بلکه فراوان نیز هستند و نقش‌های حیاتی در اکوسیستم‌ها ایفا می‌کنند و بینش‌هایی در مورد تکامل و تنوع ویروسی ارائه می‌دهند.

با استفاده از یک ابزار یادگیری ماشینی، محققان ۱۶۱,۹۷۹ گونه جدید ویروس RNA کشف کرده‌اند، که یک پیشرفت بزرگ است که می‌تواند به طور چشمگیری درک ما از تنوع زیستی زمین را افزایش دهد و به شناسایی میلیون‌ها ویروس دیگر که هنوز کشف نشده‌اند، کمک کند.

این مطالعه که در ۹ اکتبر در مجله Cell منتشر شده و توسط یک تیم بین‌المللی از محققان انجام شده است، بزرگ‌ترین مقاله کشف گونه‌های ویروسی می‌باشد که تاکنون منتشر شده است.

آشکار شدن تنوع ویروسی بی‌سابقه

پروفسور ادواردز هولمز،‌ دانشمند ارشد این مطالعه گفت: «ما به یک بخش پنهان از حیات روی زمین نگاهی انداخته‌ایم و تنوع زیستی شگفت‌انگیزی را آشکار کرده‌ایم.»

وی تأکید کرد: «این بزرگ‌ترین تعداد گونه‌های جدید ویروس است که در یک مطالعه کشف شده است و به طور گسترده‌ای دانش ما از ویروس‌هایی که در میان ما زندگی می‌کنند را گسترش می‌دهد.

یافتن این تعداد ویروس جدید شگفت‌انگیز است. میلیون‌ها ویروس دیگر برای کشف وجود دارد و ما می‌توانیم از همین روش برای شناسایی باکتری‌ها و انگل‌ها استفاده کنیم.»

نقش ویروس RNA در محیط‌های شدید

 اگرچه ویروس‌های RNA بیشتر با بیماری‌های انسانی مرتبط هستند، اما در محیط‌های شدید (محیط‌های غیرعادی) در سراسر جهان نیز یافت می‌شوند و ممکن است نقش‌های کلیدی در اکوسیستم‌های جهانی ایفا کنند. در این مطالعه، آنها در جو، چشمه‌های آب گرم و منافذ هیدروترمال یافت شدند.

پروفسور هولمز بیان کرد: «اینکه محیط‌های شدید این همه نوع ویروس را در خود دارند، فقط نمونه دیگری از تنوع فوق‌العاده و پایداری آنها برای زندگی در سخت‌ترین شرایط است، که احتمال دارد به ما سرنخ‌هایی در مورد چگونگی پیدایش ویروس‌ها و سایر اشکال حیات ابتدایی بدهد.»

پیشرفت در شناسایی ویروس RNA از طریق هوش مصنوعی

 محققان یک الگوریتم یادگیری عمیق به نام LucaProt ساختند تا حجم عظیمی از داده‌های توالی ژنتیکی، از جمله ژنوم‌های طولانی ویروس تا ۴۷,۲۵۰ نوکلئوتید و اطلاعات ژنومی پیچیده را پردازش و بیش از ۱۶۰,۰۰۰ ویروس را کشف کنند.

پروفسور هولمز اعلام کرد: «اکثریت قریب به اتفاق این ویروس‌ها در گذشته توالی‌یابی شده بودند و در پایگاه‌های داده عمومی قرار داشتند، اما آنقدر متفاوت بودند که هیچ‌کس نمی‌دانست آنها چه هستند.»

وی تصریح کرد: «آنها چیزی را تشکیل می‌دادند که اغلب به عنوان «ماده تاریک توالی» شناخته می‌شود. روش هوش مصنوعی ما توانست تمام این اطلاعات پراکنده را سازماندهی و دسته‌بندی کند و برای اولین بار معنای این ماده تاریک را روشن نماید.»

این ابزار هوش مصنوعی برای پردازش ماده تاریک و شناسایی ویروس‌ها بر اساس توالی‌ها و ساختارهای ثانویه پروتئینی که تمام ویروس‌های RNA برای تکثیر استفاده می‌کنند، آموزش دیده بود.

کاربرد آینده هوش مصنوعی در ویروس‌شناسی

 این ابزار توانست کشف ویروس‌ها را به طور قابل توجهی تسریع کند، که اگر از روش‌های سنتی استفاده می‌شد، زمان‌بر بود.

سان یات-سن که رهبر نهادی این مطالعه است، گفت: «ما در گذشته برای کشف ویروس‌ها به خطوط لوله بیوانفورماتیک خسته‌کننده متکی بودیم که تنوعی را که می‌توانستیم کشف کنیم، محدود می‌کرد. اکنون، ما یک مدل مبتنی بر هوش مصنوعی بسیار مؤثرتر داریم که حساسیت و دقت استثنایی ارائه می‌کند و در عین حال به ما اجازه می‌دهد تا به عمق بیشتری از تنوع ویروسی بپردازیم. ما قصد داریم این مدل را در کاربردهای مختلف به کار بگیریم.»

دکتر ژائو-رونگ لی، یکی از محققان این مطالعه هم بیان کرد: «LucaProt نمایانگر یک ادغام مهم از فناوری پیشرفته هوش مصنوعی و ویروس‌شناسی است و نشان می‌دهد که هوش مصنوعی می‌تواند به طور مؤثر اکتشافات زیستی را انجام دهد. این ادغام بینش‌های ارزشمندی ارائه می‌دهد و تشویقی برای رمزگشایی بیشتر توالی‌های زیستی و تجزیه سیستم‌های زیستی از یک دیدگاه جدید فراهم می‌کند. ما همچنان به تحقیقات خود در زمینه هوش مصنوعی برای ویروس‌شناسی ادامه خواهیم داد.»

پروفسور هولمز نیز اعلام کرد: «گام بعدی این است که هوش مصنوعی خود را بیشتر آموزش دهیم تا حتی بیشتر از این تنوع پیدا کنیم.»

نوشته کشف بیش از 160هزار ویروس RNA جدید با کمک هوش مصنوعی اولین بار در تک ناک. پدیدار شد.