Počítač vyřešil 120 let starý problém z biologie během několika dní

23. květen 2016

Odborníci z Univerzity v Marylandu naprogramovali počítač, který pak byl schopen samostatně vytvořit správnou biologickou teorii, jakým způsobem u červa zvaného ploštěnec funguje regulační systém, dávající červovi schopnost regenerace.

Jednou z největších dosavadních záhad biologie byla schopnost červů zvaných ploštěnci zregenerovat po svém nakrájení na části do několika původních organismů. Počítač nejdříve náhodně předpovídal či hádal, jakým způsobem mohly různé červí geny v komplikované souhře vytvořit a udržovat zmíněný regulační systém, který organismu zabezpečuje schopnost jeho regenerace.

Stanovená varianta byla potom ověřena pomocí počítačové simulace a výsledek byl v konečné fázi zhodnocen, nakolik se shoduje s realitou, tedy s experimentálními daty .

Po třech dnech nepřetržitého predikování, simulací a ohodnocování variant nakonec počítač přišel s řešením, které objasňovalo, jak konkrétní souhra genů vytvořila regulační systém či genovou síť, uskutečňující regeneraci těla ploštěnců po jeho poškození.

Za tímto projektem stojí odborníci na informatiku Daniel Lobo a Michael Levin z Tufts University, kteří výsledek své práce zveřejnili v časopise PLOS Computational Biology. Podle Levina však zdaleka nešlo jen o bezcílné výpočty, vedené metodou hrubé sily.

Čtěte také

Samotné třídenní výpočetní seanci předcházela několikaletá práce lidských vědců, kteří museli pečlivě shromáždit všechny dostupné informace, týkající se chování organismu červů a jaké všechny mechanismy a vztahy se zde uplatňují.

Nicméně lidé sami o sobě by nebyli schopni vytvořit konečný a podrobný model toho, jak u červa regenerační mechanismus funguje. Analýzu a syntézu musel udělat až počítač, schopný rychlého vytyčování a ohodnocování různých modelů.

Koneckonců se funkční model lidským vědcům nepodařilo vytvořit ani po více než století bouřlivého pokroku v biologii. Lobo a Levin se nyní pokoušejí aplikovat stejnou metodu na problémy z jiných oblastí biologie, např. na vytváření vědeckých modelů v rámci výzkumu rakoviny. Jde jim zejména o objasnění procesu metastáze, který stojí za šířením rakovinných buněk po celém těle.

Stejně jako v případě modelování genově podmíněných fyziologických funkcí uvnitř ploštěnců, i zde je ovšem třeba vytvořit obsáhlou experimentální databázi syrových dat, které bude počítač rozumět a v níž se bude umět orientovat. Daný přístup je však podle obou vědců dostatečně univerzální a všeobecně aplikovatelný v situaci, pokud existují dostatečná experimentální data, avšak nikdo neví, jaké skryté mechanismy za nimi stojí.

Zdroje: Futurism, International Business Times, ScienceAlert, Popular Mechanics, PLOS Computational Biology

autor: Pavel Vachtl
Spustit audio

Více z pořadu

E-shop Českého rozhlasu

Starosvětské příběhy lesníků z časů, kdy se na Šumavě ještě žilo podle staletých tradic.

Václav Žmolík, moderátor

ze_světa_lesních_samot.jpg

3x Karel Klostermann

Koupit

Komplet obsahuje dva šumavské romány Ze světa lesních samot, V ráji šumavském a povídkový soubor Mrtví se nevracejí z pera klasika české literatury Karla Klostermanna (1848 - 1923), který tomuto kraji zasvětil celé své dílo.