Descubren más de 161.000 nuevos virus con una inteligencia artificial

Los científicos siguen identificando nuevas especies de plantas y animales, formas de vida ocultas en las profundidades marinas o en las intrincadas selvas, entre otros entornos. Pero, además, existe una rama de la vida que habita en cada rincón del planeta y no podemos ver y que la inteligencia artificial puede ayudar a desvelar. De hecho, una herramienta de aprendizaje automático ha permitido ahora identificar 161.979 nuevas especies de virus de ARN.

Este hallazgo ha sido considerado por los investigadores un significativo avance en el mapeo de la vida en la Tierra y podría ayudar a descubrir millones de virus adicionales que aún no han sido caracterizados. Este estudio, que ha sido realizado por un equipo internacional de científicos y se ha publicado en la revista Cell, constituye el mayor trabajo de descubrimiento de especies virales de la historia.

“Hemos tenido acceso a una parte de la vida en la Tierra que hasta ahora estaba oculta, revelando una biodiversidad increíble”, ha declarado el profesor Edwards Holmes, miembro de la Escuela de Ciencias Médicas de la Facultad de Medicina y Salud de la Universidad de Sídney y uno de los autores principales del trabajo.

“Es la mayor cantidad de nuevas especies de virus descubierta en un solo estudio, lo que amplía enormemente nuestro conocimiento sobre los virus que nos rodean” agregó Holmes. “Encontrar tantos virus nuevos de una sola vez es asombroso, y solo es el comienzo de un mundo por explorar. Aún quedan millones por descubrir, y este enfoque puede aplicarse también para identificar bacterias y parásitos”.

Virus de ARN capaces de sobrevivir en los entornos más duros

Aunque los virus de ARN suelen asociarse con enfermedades en humanos, también se encuentran en ambientes extremos alrededor del mundo, y podrían tener roles fundamentales en los ecosistemas globales. En este estudio, se hallaron en la atmósfera, fuentes termales y respiraderos hidrotermales.

“El hecho de que en ambientes extremos existan tantos tipos de virus es otra muestra de su impresionante diversidad y capacidad para sobrevivir en los entornos más duros, lo que puede ofrecernos pistas sobre cómo surgieron los virus y otras formas de vida elementales”, explicó Holmes.

Los investigadores desarrollaron un algoritmo de aprendizaje profundo, llamado LucaProt, para analizar enormes cantidades de datos de secuencias genéticas, incluyendo genomas virales de hasta 47.250 nucleótidos y compleja información genómica, lo que permitió descubrir más de 160.000 virus.

“La mayoría de estos virus ya habían sido secuenciados y estaban en bases de datos públicas, pero eran tan diferentes que nadie sabía lo que eran”, explicó Holmes. “Formaban parte de lo que comúnmente se llama ‘materia oscura’ de las secuencias. Nuestra metodología basada en IA logró organizar y categorizar toda esta información dispersa, dando sentido a esa ‘materia oscura’ por primera vez”.

“Encontrar tantos virus nuevos de una sola vez es asombroso, pero aún quedan millones por descubrir y este enfoque puede aplicarse también para identificar bacterias y parásitos”

La IA fue entrenada para analizar esta materia oscura e identificar virus basándose en las secuencias y en las estructuras secundarias de las proteínas que todos los virus de ARN utilizan para replicarse y esto permitió acelerar significativamente el descubrimiento de virus, un proceso que con métodos tradicionales sería mucho más lento.

“Antes dependíamos de tediosos procesos bioinformáticos para descubrir virus, lo que limitaba la diversidad que podíamos explorar. Ahora, con este modelo basado en IA, tenemos una herramienta mucho más efectiva que ofrece una sensibilidad y especificidad excepcionales, permitiéndonos profundizar mucho más en la diversidad viral. Planeamos aplicar este modelo en diversas áreas”, ha detallado el profesor Mang Shi de la Universidad Sun Yat-sen y coautor del estudio.

Por su parte, el doctor Zhao-Rong Li, que trabaja en el Laboratorio Apsara de Alibaba Cloud Intelligence, comentó: “LucaProt representa una integración significativa de la tecnología de IA de vanguardia con la virología, demostrando que la IA puede cumplir eficazmente tareas en la exploración biológica. Esta integración proporciona conocimientos valiosos y fomenta la investigación para decodificar secuencias biológicas y descomponer sistemas biológicos desde una nueva perspectiva”.

“El siguiente paso lógico es entrenar nuestro método para descubrir aún más de esta increíble diversidad, y no sabemos qué sorpresas adicionales podríamos encontrar”, concluye el profesor Holmes.