Нейросеть научилась определять ключевые гены животных и растений

depositphotos

Ученые из США создали искусственный интеллект, который может выделять ключевые участки генома животных и растений. С помощью этого можно будет ускорить появление новых, более продуктивных сортов растений. Описание этой разработки опубликовано в научном журнале 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 объемы выбросов парниковых газов", – сообщил один из авторов исследования, профессор Иллинойского университета в Урбане-Шампейне (США) Стивен Муз.

Ученые приспособили системы искусственного интеллекта для решения еще одной важной практической задачей, связанной с биологией. Они попробовали выяснить, сможет ли нейросеть выделять ключевые участки генома в ДНК животных и растений, которые связаны с их обликом и ключевыми жизненными процессами.

Исследователи предположили, что этого можно достигнуть, основываясь на том, что многие цепочки генов работают похожим образом в большом числе представителей мира флоры и фауны, несмотря на большое эволюционное расстояние между разными видами, родами и семействами многоклеточных живых существ. Согласно этой идеи, ученые разработали систему искусственного интеллекта для анализа работы подобных участков ДНК и выделять их ключевые регионы.

Обучив данный алгоритм на большом наборе генов с уже изученными функциями, Стивен Муз и его коллеги попробовали использовать его для нахождения тех участков ДНК, которые отвечают за круговорот азота в клетках двух далеких видов растений – кукурузы и арабидопсиса, близкого «родственника» капусты.

Всего искусственный интеллект выделил восемь участков их геномов, отвечавших за метаболизм соединений азота. Исследователи подтвердили результаты этих расчетов во время следующих экспериментов, в рамках которых они изменили структуру этих регионов ДНК в клетках арабидопсиса и проследили за изменениями в жизнедеятельности растений.

По мнению авторов исследования, похожим образом 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 данные ускорят выведение новых сортов сельхозкультур и пород скота и птицы.