Cum ne-ar putea ajuta cei mai vechi microbi ai Pământului?

Cercetătorii de la Universitatea din Pennsylvania (SUA) au folosit Inteligența Artificială (AI) pentru a identifica cei mai vechi microbi ai Pământului, realizând o descoperire revoluționară.

Cei mai vechi microbi ai Pământului, numiți Arhee (Archaea), prezintă urme de substanțe cu proprietăți antibiotice care ar putea salva vieți omenești.

• Jean-Martin Charcot, omul care a schimbat felul în care înțelegem mintea și creierul
• Inteligența Artificială poate dezvălui bolile înscrise în ADN-ul nostru

Folosind AI, echipa a descoperit compuși noi în Arhee ce ar putea duce la dezvoltarea unor antibiotice de nouă generație. César de la Fuente, autor principal al studiului, a explicat că, până acum, eforturile de găsire a unor antibiotice noi s-au concentrat în special pe fungi, bacterii și animale, ceea ce face ca această direcție de studiere a formelor de viață străvechi să fie extrem de importantă.

Cei mai vechi microbi ai Pământului ajută medicina din prezent

În trecut, laboratorul lui de la Fuente a folosit modele AI pentru a identifica antibiotice în surse variate, de la ADN-ul organismelor dispărute până la compuși din veninul animalelor.

Arheele sunt diferite de bacterii, plante, animale și fungi. Deși seamănă cu bacteriile la microscop, ele se deosebesc prin biochimie, structura membranelor celulare și genetică. Aceste diferențe le permit să trăiască în medii extreme, precum izvoare termale fierbinți, fisuri vulcanice subacvatice sau zone cu presiuni și temperaturi extreme, rezistând cu ușurință la substanțe toxice și condiții ostile.

„Am fost atrași de Arhee pentru că au fost nevoite să dezvolte mecanisme biochimice de apărare în medii neobișnuite”, a spus Marcelo Torres, coautor al studiului. Cercetătorii au folosit un instrument AI numit APEX, creat în laboratorul lui de la Fuente, pentru a identifica potențiali candidați antibiotici în biologia antică.

APEX a analizat mii de peptide (lanțuri scurte de aminoacizi) cu proprietăți antimicrobiene cunoscute și poate prezice probabilitatea ca o anumită secvență să aibă efecte similare. Prin antrenarea versiunii APEX 1.1 cu mii de peptide suplimentare și date despre bacterii patogene pentru oameni, cercetătorii au îmbunătățit capacitatea AI-ului de a identifica peptide din Arhee capabile să oprească dezvoltarea bacteriilor.

Ce au găsit oamenii de știință?

Analizând 233 de specii de Arhee, APEX a identificat peste 12.000 de potențiali candidați antibiotici, denumiți de echipă „archeasine”. Analizele chimice au arătat că acești compuși sunt diferiți de peptidele antimicrobiene cunoscute, în special prin distribuția sarcinilor electrice.

Cercetătorii au ales 90 de archeasine pentru testarea pe bacterii naturale. „Căutarea de antibiotice moleculă cu moleculă e ca și cum ai căuta un ac în carul cu fân. AI-ul accelerează procesul indicând unde sunt acele ace”, a spus Fangpin Wan, coautor al studiului.

Archeasinele atacă mecanismele interne de apărare ale bacteriilor, perturbând semnalele electrice care le mențin în viață, o abordare diferită de cea a antibioticelor clasice, care atacă pereții celulari. În primele teste, 80 de archeasine au fost verificate împotriva unei bacterii periculoase și rezistente la medicamente, întâlnită frecvent în spitale. 93% au prezentat activitate antimicrobiană, iar trei au fost selectate pentru teste pe modele animale. După patru zile, toate archeasinele testate au oprit creșterea bacteriei, iar una dintre ele s-a dovedit la fel de eficientă ca polimixina B, un antibiotic de ultimă instanță folosit când alte medicamente eșuează, explică Interesting Engineering.

Echipa intenționează să îmbunătățească APEX pentru a putea prezice antibiotice și pe baza structurii acestora și să evalueze impactul pe termen lung al archeasinelor, cu scopul de a ajunge la teste clinice pe oameni.

„Aceasta este doar începutul. Arheele sunt una dintre cele mai vechi forme de viață și au să ne învețe multe lucruri despre cum să depășim agenții patogeni cu care ne confruntăm astăzi”, a spus de la Fuente.

Studiul a fost publicat în revista Nature Microbiology.

Vă recomandăm să citiți și:

Cea mai potrivită oră pentru a promova un examen sau interviu de angajare

Iată de ce unele cupluri au mai mulți copii de același sex

„Ipoteza beției”: Să fie alcoolul cel care a dus la ascensiunea civilizației umane?

Alergia la spermă: motivul extrem de rar pentru care o femeie nu poate rămâne însărcinată