Машинное обучение раскрывает секреты растений

Исследователи из Университета штата Мичиган применили машинное обучение, чтобы определить, какие гены отвечают за производство специализированных метаболитов — химических соединений, которые растения используют для привлечения опылителей или защиты от вредителей.

Исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences, объединило биологию растений и машинное обучение для анализа десятков тысяч генов.

Результаты могут привести к созданию улучшенных растений, растительных фармацевтических препаратов и экологически безопасных пестицидов.

«Растения — это свои собственные мини-фабрики. Мы хотели воспроизвести то, что они делают, в лаборатории, чтобы производить синтетические химические вещества для лекарств, устойчивых к болезням культур и даже искусственных ароматизаторов», — сказал Шин-Хан Шиу, вычислительный биолог растений из MSU.

Междисциплинарная команда создала модель, которая проанализировала более 30 000 генов в Arabidopsis thaliana — небольшом цветковом растении, которое называют «лабораторной крысой» науки о растениях.

Модель основана на технологии, используемой в электронной коммерции для прогнозирования поведения потребителей и создания целевой рекламы. Учёные написали программу, которая отсеяла 30 000 генов, чтобы определить те, что связаны с производством специализированных метаболитов.

«Машинное обучение было для нас новым подходом в биологии растений. Созданную модель теперь можно применить к другим видам растений, производящим полезные в медицинском или промышленном отношении соединения, чтобы ускорить процесс обнаружения ответственных за их производство генов», — отметил Шиу.

Проект подчёркивает пользу междисциплинарных исследований, где совместная работа биологов и специалистов по вычислительным наукам привела к новым открытиям.