Grazie ai progressi dell’intelligenza artificiale (IA), gli scienziati hanno identificato oltre 70mila nuovi virus a RNA, molti dei quali abitano in ambienti estremi come sorgenti termali e laghi salati. Questo straordinario risultato dimostra come la tecnologia moderna stia rivoluzionando la comprensione della “materia oscura” virale. Il che favorirebbe lo studio della biodiversità e dell’evoluzione microbica
La “materia oscura” virale e l’intelligenza artificiale
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I virus sono entità microscopiche presenti in ogni ambiente, ma la maggior parte rimane sconosciuta. Artem Babaian, virologo computazionale dell‘Università di Toronto, ha definito questa lacuna conoscitiva una “fossa senza fondo”. Molti virus a RNA non identificati rappresentano una parte inesplorata della biodiversità, con implicazioni significative per la salute umana e animale. Grazie all’uso dell’intelligenza artificiale, gli scienziati sono ora in grado di affrontare questo mistero.
Metagenomica e IA: strumenti di scoperta
La scoperta di questi nuovi virus è stata possibile grazie alla metagenomica, una tecnica che consente di analizzare il materiale genetico in campioni ambientali senza dover isolare i singoli organismi. L’integrazione con modelli IA ha permesso ai ricercatori di esaminare enormi quantità di dati genomici da diversi ambienti, scoprendo così nuove sequenze virali. Un modello IA specifico, chiamato LucaProt, è stato creato per identificare sequenze genetiche che codificano per una proteina fondamentale nei virus a RNA, la polimerasi RNA-dipendente (RdRp).
Per migliorare l’identificazione delle proteine nei dati genomici, i ricercatori hanno utilizzato ESMFold, un sistema di previsione delle strutture proteiche sviluppato dal team di Meta. Questo sistema ha aumentato l’efficacia nell’individuare nuove varianti virali, seguendo l’approccio di AlphaFold, il celebre sistema IA di Google DeepMind, che ha rivoluzionato la biologia strutturale.
L’evoluzione rapida dei virus a RNA
I virus a RNA evolvono a una velocità straordinaria. Cosa che rende difficile la loro identificazione con i metodi tradizionali. L’intelligenza artificiale ha risolto questa sfida, consentendo l’identificazione anche di varianti genetiche molto diverse dalle sequenze conosciute. Babaian e il suo team avevano già utilizzato un approccio simile nel 2022, scoprendo 132mila nuovi virus a RNA. L’attuale ricerca ha fatto un ulteriore passo avanti, rivelando la vastità dell’universo virale ancora inesplorato.
Virus in ambienti estremi
Una delle scoperte più affascinanti riguarda la presenza di molti virus in ambienti estremi, come prese d’aria idrotermali, laghi salati e persino nell’aria. Questi luoghi, inospitali per la maggior parte delle forme di vita, ospitano virus con caratteristiche genetiche uniche, definiti da Babaian come “piccole sacche di biodiversità virale”. Lo studio di questi ambienti estremi fornisce informazioni cruciali sull’adattamento e l’evoluzione dei virus, con potenziali implicazioni per la comprensione della vita in condizioni extraterrestri.
Sfide nello studio dei virus e ospiti mancanti
Nonostante la scoperta di nuovi virus, rimangono molte incognite. Una delle sfide principali è identificare gli organismi ospiti di questi virus. Il team di ricerca non è ancora riuscito a determinare con precisione quali specie vengano infettate da questi virus, e stanno ora sviluppando modelli predittivi per risolvere questo enigma. Comprendere gli ospiti dei virus è fondamentale per approfondire il ruolo ecologico dei virus nei diversi ecosistemi.
Intelligenza artificiale. Espandere la virosfera: prospettive future
La scoperta di oltre 70mila nuovi virus a RNA rappresenta un punto di svolta nella comprensione del mondo virale. Jackie Mahar, virologo evolutivo del CSIRO Australian Centre for Disease Preparedness, ha evidenziato come l’uso dell’intelligenza artificiale stia espandendo rapidamente la conoscenza della virosfera. Ogni nuovo virus scoperto offre una nuova finestra per studiare la biodiversità e l’evoluzione microbica.
Babaian ha sottolineato che l’ampliamento del database dei virus conosciuti faciliterà ulteriori scoperte in futuro, permettendo una comprensione più profonda delle dinamiche evolutive e del loro impatto sugli ecosistemi globali.
Con il progredire della ricerca, si apriranno nuove opportunità per comprendere meglio le malattie infettive e il ruolo dei virus negli ecosistemi globali.
Fonti
Shi Mang et al., Scoperta di nuovi virus a RNA utilizzando metodi di intelligenza artificiale, Cell (2024).