Новый GPS для микроорганизмов может усилить возможности криминалистики
Исследователи из Лундского университета (Швеция) создали инструмент на основе искусственного интеллекта, который определяет, в каких местах недавно находился человек. Этот инструмент работает как спутниковая навигация, но вместо маршрута до отеля он определяет географическое происхождение микроорганизмов.
Это означает, что по бактериям можно установить, был ли человек на пляже, вышел из поезда в центре города или гулял в лесу. Это открывает новые возможности в медицине, эпидемиологии и криминалистике.
Установление географического источника образца микробиома до сих пор было сложной задачей. В новом исследовании, опубликованном в журнале Genome Biology and Evolution, команда представляет инструмент Microbiome Geographic Population Structure (mGPS). Он использует передовые технологии ИИ для локализации образцов до конкретных водоёмов, стран и городов.
Исследователи обнаружили, что многие места имеют уникальные популяции бактерий. Касаясь поручня на вокзале или автобусной остановке, человек «подбирает» бактерии, которые затем можно связать с конкретным местом.
«В отличие от человеческой ДНК, микробиом человека постоянно меняется при контакте с разными средами. Отслеживая, где недавно находились ваши микроорганизмы, мы можем понять распространение болезней, выявить потенциальные источники инфекции и локализовать возникновение микробной резистентности. Это отслеживание также предоставляет криминалистические ключи», — говорит Эран Эльхайк, руководитель исследования.
Микробные сообщества, как и человеческие популяции, несут географические «отпечатки». В исследовании учёные сосредоточились на бактериях, которые действуют как микроскопические отпечатки пальцев.
«Мы проанализировали обширные наборы данных микробиомов из городской среды, почвы и морских экосистем и обучили модель ИИ определять уникальные пропорции этих „отпечатков“ и связывать их с географическими координатами. Результатом стал мощный инструмент, который с впечатляющей точностью определяет место происхождения образца микробиома», — объясняет Эльхайк.
Этот прорыв стал возможен благодаря огромному объёму данных микробиома из различных сред:
- 4 135 образцов из систем общественного транспорта 53 городов.
- 237 образцов почвы из 18 стран.
- 131 морской образец из девяти водоёмов.
Команде удалось определить город-источник для 92% городских образцов. В Гонконге с точностью 82% был определён станция метро, откуда взяли образцы. В Нью-Йорке mGPS смог различить микробиом киоска и поручней на расстоянии всего одного метра.
С ростом объёмов данных о микробиоме в будущем это может стать началом новой эры в криминалистике. Учёные планируют картировать микробиом целых городов, что может дать толчок криминалистическим расследованиям и поможет лучше узнать организмы, населяющие наши улицы, сады, кожу и тела.