إنشاء جزيء "حي" غير موجود في الطبيعة بواسطة شبكة عصبية!

قام نموذج من الذكاء الاصطناعي بمحاكاة 500 مليون سنة من التطور الجزيئي من أجل إنشاء شفرة لبروتين غير معروف سابقا. وقالت صحيفة علمية إن العلماء يعتقدون أن هذا البروتين المتوهج الجديد المشابه لتلك الموجودة في قناديل البحر والشعاب المرجانية، يمكن أن يساعد في تطوير أدوية جديدة.

يذكر أن البروتينات هي أحد المكونات الأساسية للحياة، وتقوم بوظائف مختلفة في الجسم مثل بناء العضلات ومكافحة الأمراض. وتتكون البروتينات من سلاسل من الجزيئات تسمى الأحماض الأمينية، والتي يتم تحديد تسلسلها بواسطة الجينات. ولكي تتمكن الشبكة العصبية ESM3 من فهم البروتينات زودها الباحثون بمعلومات حول الخصائص الرئيسية للبروتينات، مثل التسلسل الأميني، والهيكل، والوظيفة على شكل سلسلة من الأحرف.

والجزيء الذي تتم محاكاته والذي أُطلق عليه اسم esmGFP، موجود فقط على شكل كود حاسوبي، ولكنه يحتوي على مخطط لنوع غير معروف سابقا من البروتين الفلوري الأخضر. أما التسلسل الذي يحدد esmGFP يشبه بنسبة 58% فقط أقرب بروتين فلوري معروف، وهو نوع موجود في شقائق نعمان البحر Entacmaea quadricolor. وفيما يتعلق بالجزء المتبقي من التسلسل فهو فريد، وكان سيحتاج إلى 96 طفرة جينية مختلفة للظهور بشكل طبيعي، وهو ما كان سيستغرق أكثر من 500 مليون سنة.

تم كشف esmGFP ونموذج الذكاء الاصطناعي ESM3 الذي أنشأه من قبل الباحثين من شركة EvolutionaryScale. وتقوم الشبكة العصبية ESM3 بملء الفراغات في الشفرة غير المكتملة التي يقدمها الباحثون، من خلال "تصفح" سريع لمسارات وخيارات ومراحل مختلفة.

وقال أليكس ريفز الباحث المشارك في الدراسة وأحد مؤسسي شركة EvolutionaryScale: "لقد اكتشفنا أن ESM3 يتقن أساسيات علم الأحياء ويمكنه توليد بروتينات وظيفية خارج النطاق الذي استكشفه التطور". وقام الفريق البحثي بتدريب ESM3 على بيانات واردة من 2.78 مليار بروتين موجودة في الطبيعة، ثم قام الباحثون بإخفاء أجزاء من البروتين بشكل عشوائي، وقامت ESM3 بملء الفراغات بناء على المعرفة التي اكتسبتها.

وعلقت تيفاني تايلور عالمة الأحياء التطورية في جامعة "باث" على الدراسة قائلة: "ستسمح نماذج الذكاء الاصطناعي، مثل ESM3 بإحداث طفرة في هندسة البروتينات. ومع ذلك، فإن محاولات محاكاة 500 مليون سنة من التطور تركز على بروتينات فردية ولا تأخذ في الاعتبار المراحل العديدة للانتقاء الطبيعي التي تُنشئ الحياة في النهاية. وإن هندسة البروتينات التي تعتمد على الذكاء الاصطناعي مثيرة للاهتمام، لكنني لا أستطيع التخلص من الشعور بأننا قد نكون واثقين أكثر من اللازم عندما نفترض أننا قادرون على التفوق على العمليات المعقدة التي صقلتها ملايين السنين من الانتقاء الطبيعي".