انقلابی در ویروس‌شناسی؛ کشف بیش از 160,000 ویروس جدید توسط هوش مصنوعی!

بزرگ‌ترین کشف گونه‌های ویروسی جدید، نوری بر دنیای پنهان آنها می‌تاباند. هوش مصنوعی (AI) به‌تازگی برای آشکار کردن جزئیات یکی از شاخه‌های متنوع و اساسی حیات که در زیر پای ما و در هر گوشه از جهان وجود دارد، به‌کار گرفته شده است. این ویروس‌ها نه تنها نقش‌های مهمی در سلامت انسان ایفا می‌کنند، بلکه در محیط‌هایی با شرایط بسیار دشوار نیز یافت می‌شوند و نقش‌های اساسی در اکوسیستم‌ها دارند و به درک ما از تکامل و تنوع ویروسی کمک می‌کنند.

با استفاده از یک ابزار یادگیری ماشینی، محققان موفق به کشف 161,979 گونه جدید ویروس RNA شده‌اند، کشفی که می‌تواند به‌طور قابل توجهی درک ما از تنوع زیستی زمین را افزایش داده و به شناسایی میلیون‌ها ویروس ناشناخته دیگر کمک کند.

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

کشف تنوع بی‌سابقه ویروسی

پروفسور ادواردز هولمز از دانشکده علوم پزشکی دانشگاه سیدنی گفت:

ما دریچه‌ای به سوی بخشی از زندگی که تاکنون پنهان بوده باز و تنوع زیستی شگفت‌انگیزی را آشکار کرده‌ایم.

پروفسور هولمز افزود:

این بزرگترین تعداد گونه‌های جدید ویروس است که در یک مطالعه واحد کشف شده‌اند. اطلاعات به‌دست آمده دانش ما از ویروس‌هایی که در میان ما زندگی می‌کنند را به‌طور چشمگیری گسترش می‌دهد. کشف این تعداد زیاد ویروس در یک مرحله واقعاً حیرت‌انگیز است و فقط سطح ماجرا را خراش می‌دهد. میلیون‌ها ویروس دیگر برای کشف وجود دارد و ما می‌توانیم از همین روش برای شناسایی باکتری‌ها و انگل‌ها نیز استفاده کنیم.

نقش ویروس‌های RNA در شرایط محیطی دشوار

اگرچه ویروس‌های RNA معمولاً با بیماری‌های انسانی مرتبط هستند، آن‌ها همچنین در شرایط محیطی بسیار سخت در سراسر جهان یافت می‌شوند و ممکن است نقش‌های کلیدی در اکوسیستم‌های جهانی ایفا کنند. در این مطالعه، ویروس‌ها در جو، چشمه‌های آب‌گرم و دهانه‌های گرمابی پیدا شدند.

پروفسور هولمز گفت:

اینکه در شرایط محیطی سخت چنین تعداد زیادی از انواع ویروس‌ها قابل شناسایی هستند، نشان‌دهنده تنوع و توانایی فوق‌العاده آن‌ها برای زنده ماندن در سخت‌ترین شرایط است و احتمالاً سرنخ‌هایی از چگونگی به‌وجود آمدن ویروس‌ها و دیگر فرم‌های حیات اولیه به ما می‌دهد.

پیشرفت‌ها در شناسایی ویروس‌ها با استفاده از هوش مصنوعی

محققان یک الگوریتم یادگیری عمیق به نام LucaProt ساخته‌اند تا مجموعه‌های عظیم داده‌های توالی ژنتیکی، از جمله ژنوم‌های طولانی ویروس‌ها تا ۴۷,۲۵۰ نوکلئوتید را پردازش کرده و بیش از ۱۶۰,۰۰۰ ویروس کشف کند.

پروفسور هولمز گفت:

اکثریت این ویروس‌ها قبلاً توالی‌یابی شده بودند و در پایگاه‌های داده عمومی قرار داشتند، اما به قدری متفاوت بودند که هیچ‌کس نمی‌دانست آن‌ها چیستند. آن‌ها چیزی را تشکیل می‌دادند که اغلب به آن ‘ماده تاریک توالی’ گفته می‌شود. روش هوش مصنوعی ما توانست این اطلاعات پراکنده را سازمان‌دهی و طبقه‌بندی کند و برای اولین بار به این ماده تاریک معنا ببخشد.

این ابزار هوش مصنوعی برای تحلیل توالی‌ها و ساختارهای ثانویه پروتئین‌هایی که همه ویروس‌های RNA برای تکثیر از آن‌ها استفاده می‌کنند، آموزش داده شده بود.

مسیر آینده و کاربردهای هوش مصنوعی در ویروس‌شناسی

این ابزار توانست فرآیند کشف ویروس‌ها را به‌طور قابل‌توجهی سرعت بخشد، فرآیندی که با استفاده از روش‌های سنتی بسیار زمان‌بر است.

پروفسور منگ شی، محقق اصلی از دانشگاه سان یات-سن، گفت:

ما قبلاً به سیستم‌های بیوانفورماتیک پیچیده و زمان‌بر برای کشف ویروس‌ها متکی بودیم. در آن دوران تنوعی که می‌توانستیم کشف کنیم  بسیار محدود بود. حالا، ما یک مدل مبتنی بر هوش مصنوعی داریم که با حساسیت و دقت بالا عمل می‌کند و در عین حال به ما امکان می‌دهد که عمیق‌تر به تنوع ویروسی بپردازیم. ما قصد داریم این مدل را در قسمت‌های مختلف علم به کار گیریم.

دکتر ژائو-رونگ لی از آزمایشگاه Apsara در Alibaba Cloud Intelligence گفت:

LucaProt یک ادغام مهم از فناوری پیشرفته هوش مصنوعی و ویروس‌شناسی را نشان می‌دهد و اثبات می‌کند که هوش مصنوعی می‌تواند به‌طور مؤثر در اکتشافات زیستی به کار گرفته شود. این ادغام بینش‌های ارزشمندی ارائه می‌دهد و انگیزه‌ای برای ادامه تحقیق در زمینه مشترک هوش مصنوعی و ویروس‌شناسی است.

پروفسور هولمز گفت:

گام بعدی واضح این است که ابزار خود را آموزش دهیم تا حتی بیشتر از این تنوع شگفت‌انگیز ویروس‌ها را کشف کنیم، چه بسا شگفتی‌های بیشتری در راه باشد!

منبع: Scitechdaily