Международная команда учёных при помощи алгоритмов машинного обучения обнаружила ранее неизвестный вид кишечных бактерий, обладающий уникальными свойствами. Предварительные исследования показывают, что эти микроорганизмы способны значительно укреплять иммунную систему и улучшать метаболизм человека.
Как алгоритм совершил открытие
Традиционные методы поиска новых микроорганизмов требуют культивирования бактерий в лабораторных условиях, что занимает много времени и не позволяет обнаружить виды, которые сложно вырастить искусственно. Новый подход основан на анализе генетического материала, выделенного непосредственно из образцов кишечной микрофлоры.
Метод метагеномного анализа
Алгоритм работает по следующему принципу:
- Секвенирование всей ДНК из образца без предварительного выделения отдельных организмов
- Сборка полных геномов из фрагментов с помощью машинного обучения
- Сравнение полученных геномов с базами данных известных микроорганизмов
- Выявление последовательностей, не соответствующих ни одному известному виду
Характеристики обнаруженных бактерий
Новый вид получил название в честь алгоритма, с помощью которого был открыт. Исследования показали, что эти бактерии присутствуют в кишечнике примерно у двенадцати процентов населения, преимущественно у людей, придерживающихся богатой клетчаткой диеты.
Полезные свойства нового вида
Лабораторные эксперименты выявили несколько важных функций этих микроорганизмов. Бактерии производят особые метаболиты, которые стимулируют активность иммунных клеток кишечника. Кроме того, они участвуют в расщеплении сложных углеводов, недоступных для переваривания человеческими ферментами.
Особый интерес представляет способность бактерий синтезировать редкие витамины группы В, дефицит которых связан с рядом неврологических заболеваний. Учёные полагают, что наличие этого вида в микробиоме может объяснять, почему некоторые люди более устойчивы к инфекциям и имеют более эффективный обмен веществ.
Перспективы медицинского применения
Открытие открывает новые возможности для разработки пробиотических препаратов нового поколения. В отличие от существующих пробиотиков, которые часто не приживаются в кишечнике, новый вид естественным образом адаптирован к условиям человеческого организма.
Направления исследований
Учёные планируют провести клинические испытания для проверки следующих гипотез:
- Влияние бактерий на профилактику сезонных респираторных заболеваний
- Эффективность при лечении воспалительных заболеваний кишечника
- Потенциал для коррекции метаболических нарушений и ожирения
- Возможность использования при аутоиммунных состояниях
Значение алгоритмического подхода для науки
Данное открытие демонстрирует огромный потенциал искусственного интеллекта в биологических исследованиях. По оценкам экспертов, в микробиоме человека могут присутствовать тысячи ещё не описанных видов микроорганизмов. Традиционные методы позволяют обнаруживать лишь небольшую часть этого разнообразия.
Алгоритмы машинного обучения способны анализировать колоссальные объёмы генетических данных и находить закономерности, недоступные для человеческого восприятия. Учёные уверены, что подобные открытия станут регулярными по мере совершенствования вычислительных методов и накопления данных о микробных сообществах.
Первые препараты на основе нового вида бактерий могут появиться на рынке в течение пяти-семи лет после прохождения всех необходимых этапов клинических испытаний и регуляторного одобрения.