Учёные создали ИИ-инструмент для поиска скрытых бактерий в почве
Горсть почвы содержит огромное количество бактерий, грибов и других организмов. Учёные могут извлекать их ДНК, но значительная часть этого генетического материала остаётся неопознанной. Исследователи из Еврейского университета в Иерусалиме и партнёрских организаций разработали инструмент искусственного интеллекта, который помогает решить эту задачу. Об этом пишет издание Phys.org.
Инструмент под названием BBERT распознаёт фрагменты бактериальной ДНК длиной всего 100 «букв». В тестах он отличал бактериальную ДНК от другого генетического материала и собирал бактериальные геномы быстрее и с меньшим числом ошибок. Исследование опубликовано в журнале Nucleic Acids Research, его возглавили доктор Амир Эрез из Института физики Ракаха и доктор Омри М. Финкель с кафедры растениеводства и наук об окружающей среде.
BBERT использует подход, применяемый в языковых технологиях: вместо изучения закономерностей в предложениях он обучается на закономерностях в бактериальной ДНК. Инструмент оценивает фрагмент, не обращаясь к справочным базам данных, и отвечает на три вопроса: является ли ДНК бактериальной, содержит ли она инструкции для создания белка и где начинается считывание.
В тестах BBERT отличал бактериальную ДНК от небактериальной с точностью около 90%, а фрагменты с инструкциями для белков — с точностью около 88%. Применение инструмента к 1 969 наборам данных почвенной ДНК позволило идентифицировать значительную долю фрагментов, которые стандартные методы оставляли неклассифицированными.
BBERT также ускорил сборку геномов: фильтрация сократила среднее время обработки с 66 до 25 часов на набор данных. При работе с образцами из клубеньков бобовых растений время реконструкции сократилось вдвое, а пиковое использование памяти снизилось со 188 до 82 гигабайт. Инструмент работает на персональном компьютере с подходящей видеокартой и даже на ноутбуке, что делает его доступным для лабораторий без крупных вычислительных мощностей.
У инструмента есть ограничения: он может путать ДНК хлоропластов с бактериальной и испытывает трудности с различием бактерий и архей. Тем не менее BBERT даёт учёным практический способ исследовать скрытую жизнь в почве и возвращаться к существующим коллекциям экологической ДНК для поиска информации, которую ранее не удавалось расшифровать.
