Inteligența artificială și evoluția naturală, combinate în căutarea enzimelor care degradează poluanții
Bazele de date științifice internaționale conțin informații despre milioane de enzime care ar putea descompune poluanți precum plasticul. Cercetătorii de la Bioplastics Innovation Hub din cadrul Universității Murdoch combină învățarea automată cu biochimia pentru a identifica acele enzime capabile să degradeze plasticul și alți poluanți nocivi.
Într-o analiză publicată în Nature Reviews Earth & Environment, doctorandul Joseph Boctor explică faptul că soluția pentru combaterea fiecărui poluant s-ar putea ascunde în datele deja existente. Dacă sortarea manuală a acestor date ar fi fost o sarcină imposibilă, tehnologia bazată pe inteligență artificială acoperă acum acest decalaj într-un moment critic pentru mediu.
Valorificarea soluțiilor deja produse de evoluție
„Susțin cu fermitate că supraingineria enzimelor este un punct de plecare greșit, care ignoră milioanele de ani de evoluție ce au produs deja numeroase soluții potențiale la acești contaminanți”, a declarat Boctor. „Trebuie să căutăm în locul potrivit, iar prin utilizarea instrumentelor de învățare automată putem explora milioane de fragmente de date biologice necercetate pentru a găsi candidatul potrivit pentru sarcina respectivă.”
Aceste fluxuri de lucru bazate pe învățare automată folosesc cunoștințele despre enzime deja caracterizate pentru a prezice modul în care structurile enzimelor ar putea interacționa cu poluanții țintă și i-ar putea descompune.
Poluanții care trec din sol în alimente
Boctor a explicat că, în timp ce oamenii de știință lucrează la crearea de alternative bioplastice pentru viitor, aceste instrumente ajută la abordarea mai rapidă a poluanților deja prezenți în mediu, care produc efecte nocive active.
„PFAS, microplasticele și alți poluanți persistenți nu sunt doar avantajoși din punct de vedere industrial, ci și biologic activi”, a spus el. „Ne păcălesc organismul imitând propriii noștri hormoni și provoacă perturbări documentate ale sănătății.”
În urmă cu un an, Boctor a realizat o analiză amplă care a evidențiat că solurile agricole conțin de aproximativ 23 de ori mai multe microplastice decât oceanele. Analiza a semnalat, de asemenea, prezența microplasticelor și nanoplasticelor în culturile de salată, grâu și morcov, precum și a altor aditivi din sol, cum ar fi ftalații (asociați cu probleme de reproducere) și PBDE-urile (ignifuge neurotoxice asociate cu boli neurodegenerative, riscuri crescute de accident vascular cerebral și infarct și deces prematur).
Întrucât acești poluanți ajung din sol în salată și, mai departe, la oameni, găsirea unei soluții pentru descompunerea lor a devenit mai urgentă ca niciodată.
Deși tehnologia economisește timpul pe care cercetătorii l-ar petrece căutând prin datele existente, Boctor a precizat că echipa Bioplastics Innovation Hub își canalizează eforturile spre testarea, validarea și extinderea la scară a enzimelor identificate pentru acțiuni de bioremediere.
