21.06.2024
Подписывайтесь на Telegram-канал по ссылке

Нейросеть научилась определять ключевые гены растений и животных

Ключевые гены растений и животных определяет Н

Исследователи из США создали искусственный интеллект, который может выделять ключевые участки генома растений и животных. Благодаря этому можно будет ускорить появление новых, более продуктивных сортов растений, надеются учёные. Описание разработки опубликовал научный журнал Nature Communications.

«Наша система, в частности, позволяет точно предсказывать, какие гибридные сорта кукурузы будут активнее реагировать на азотные удобрения. Это позволит селекционерам максимально быстро совершенствовать эту «черту» растений, что понизит расходы на их выращивание, а также уменьшит уровень загрязнения окружающей среды и объёмы выбросов парниковых газов», – считает один из авторов исследования, профессор Иллинойского университета в Урбане-Шампейне (США) Стивен Муз.

Исследователи приспособили системы искусственного интеллекта для решения ещё одной важной практической задачи, связанной с биологией. Они решили выяснить, сможет ли нейросеть выделять ключевые участки генома в ДНК растений и животных, которые связаны с их обликом и ключевыми жизненными процессами. Учёные предположили, что этого можно достичь, опираясь на то, что многие цепочки генов работают схожим образом в большом числе представителей мира флоры и фауны, несмотря на большое эволюционное расстояние между разными видами, родами и семействами многоклеточных живых существ. Руководствуясь этой идеей, ученые создали систему искусственного интеллекта, способную анализировать работу подобных участков ДНК и выделять их ключевые регионы.

Обучив этот алгоритм на большом наборе генов с уже изученными функциями, Муз и его коллеги попытались использовать его для поисков тех участков ДНК, которые отвечают за круговорот азота в клетках двух далёких видов растений – кукурузы и арабидопсиса, близкого родича капусты. В общей сложности искусственный интеллект выделил восемь участков их геномов, отвечавших за метаболизм соединений азота. Учёные подтвердили результаты этих расчётов в ходе последующих опытов, в рамках которых они изменили структуру этих регионов ДНК в клетках арабидопсиса и проследили за изменениями в жизнедеятельности растений.

Подобным же образом, как отмечают Муз и его коллеги, можно искать гены, связанные со стойкостью растений к засухам, влияющие на скорость набора их биомассы и размеры урожая, а также влияющие на развитие различных болезней среди домашних или диких животных. Эти расчёты ускорят выведение новых сортов сельхозкультур и пород скота и птицы, подытожили исследователи.