Алгоритъм помага на учените да разрешат загадките на морфогенезата

Мария Динкова

Германски учени, включително експерти от Европейската лаборатория по молекулярна биология (ЕMBL) в Хайделберг, са разработили базиран на машинно обучение алгоритъм, за да изследват на клетъчно ниво морфогенезата при растенията. До момента беше невъзможно да се разреши този непрекъснато променящ се и развиващ се пъзел, но с новия инструмент това се променя.

Представете си, че трябва да подредите пъзел с много части, но тези по периферията изглеждат неразличими от тези, които са в центъра. Задачата се усложнява допълнително и от факта, че частите не само са огромен брой, но и непрекъснато се променят. Освен това след като се нареди пъзела, трябва и да се разбере как всяко парче допълва цялата картина.

Именно пред подобно предизвикателство са изправени молекулярните и клетъчните биолози при изучаването на структурния произход на организмите и начина, по който те се развиват. Досега изследването на морфогенезата беше трудно, но вече има инструмент, който да помогне на учените да се справят с тази загадка.

Изследователска група па EMBL, ръководена от Анна Крешук, компютърен специалист и експерт по машинно обучение, се присъединява към екип от биолози, за да разработят инструмент, който може да разреши този пъзел. Започвайки с компютърен код и преминавайки към по-лесен за използване графичен интерфейс, наречен PlantSeg, екипът създава прост метод, за да осигури по-точен анализ на развитието на тъканта на растенията. В групата участват специалисти от EMBL, Хайделбергския университет, Техническия университет в Мюнхен, Институтът за социални науки Макс-Планк в Кьолн.

"Създаването на решение като PlantSeg, което може да разгледа клетките от 3D перспектива и да ги разделя всички, е изненадващо трудно за постигане, имайки предвид колко лесно е това за хората. Компютрите не са толкова добри, когато става дума за повечето задачи, свързани със зрението. С всички нови разработки в сферата на дълбочинното обучение и изкуствения интелект, ние сме по-близо до разрешаването на това сега", обяснява Крешук. Нейният екип е използвал изображения от 3D микроскоп, за да обучи PlantSeg.

Растителните биолози отдавна се нуждаеха от подобен тип инструменти, тъй като морфогенезата е в основата на много от биологичните въпроси, свързани с развитието. Макар че PlantSeg в момента е насочен специфично към растенията Крешук изтъква, че той може да се приложи също така и при другите живи организми.

В момента PlantSeg е независим инструмент, но в крайна сметка екипът на Крешук планира да го свърже с друг инструмент, върху който работи нейната лаборатория.

X