در این بخش میخواهیم نگاهی کلی به برخی از نقشهای هوش مصنوعی (Artificial Intelligence) در گرایش های علوم پایه و زیست شناسی مانند بیوتکنولوژی(زیست فناوری) داشته باشیم که قبل از شروع بحث نیاز به تاکید بر اهمیت هوش مصنوعی و بیوتکنولوژی وجود دارد البته که قطعا با ورود هوش مصنوعی به زندگی روزمره اهمیت و نقش آن انکار ناپذیر است اما اگر بخواهیم کمی به تاریخ هم اشاره بکنیم میتوان گفت همواره در طول تاریخ از بین گرایشهای مختلف علم مثل آمار، زمین شناسی، و… بعضی از آنها سرنوشت ساز خواهند شد برای مثال در عصر دریانوردی که به فاصله زمانی اواخر قرن شانزدهم تا اواسط قرن نوزدهم گفته می‌شود،( این دوره زمانی، در واقع عصر جدید نخستین بار بود که تجارت خارجی و جنگ دریایی به‌طور عمده بوسیله کشتی بادبانی انجام می‌گرفت) در این دوره کشورهایی که در صنعت ساخت کشتی پیشرو بودند صاحب قدرت و ثروت در عصر خود و حتی قرنهای و دورههای بعدی شدند. امروزه قطعا بیوتکنولوژی و هوش مصنوعی نقش مشابهی دارند.
برای شروع نیاز به برسی کلی برخی مفاهیم پایه زیست سلولی و مولکولی داریم. خب پس بریم که شروع کنیم:
ژنوم چیست؟
مجموعه کامل DNA یک موجود زنده ژنوم آن نامیده می شود. تقریبا هر سلول بدن حاوی یک کپی کامل از تقریبا 3 میلیارد جفت باز یا حروف DNA است که ژنوم انسان را تشکیل می دهند.
ژنومیک مطالعه تمام ژن های یک فرد یا ژنوم می باشد که شامل برهمکنش آن ژن ها با یکدیگر و با محیط اطراف فرد است.
DNA با زبان چهار حرفی خود یعنی بازهای آدنین(A)، تیمین(T)، گوانین(G)، سیتوزین(C) حاوی اطلاعات مورد نیاز برای ساختن کل بدن انسان است. ژن به طور سنتی به واحدی از DNA اطلاق می‌شود که دستورالعمل‌های ساخت یک پروتئین یا مجموعه‌ای از پروتئین‌ها را حمل می‌کند. هر یک از 20000 تا 25000 ژن تخمین زده شده در ژنوم انسان به طور متوسط سه پروتئین را کد می کند.
به طور خاص، یک آنزیم اطلاعات موجود در DNA یک ژن را در مولکولی به نام اسید ریبونوکلئیک پیام رسان (mRNA) کپی می کند.
mRNA تمام اطلاعات لازم برای ساخت پروتئین را دارا می¬باشد، و تفاوت آن با DNA در تعداد اتم اکسیژن است که مولکول های آن یک اتم اکسیژن کمتر دارند و بجای باز تیمین، یوراسیل (U) وجود دارد و در آخر قسمت هایی یا توالی-هایی از یک رشته DNA ممکن هیچ پروتئینی را کد نکنند که در رشته mRNA حذف شده¬اند. (این توالی¬ها را اینترون مینامند)
mRNA از هسته خارج می‌شود و به سیتوپلاسم سلول می رود، جایی که mRNA توسط یک ماشین مولکولی کوچک به نام ریبوزوم خوانده می شود و ریبوزم با کمک نوع دیگری از RNA به نام tRNA از اطلاعات برای پیوند دادن مولکول‌های کوچک به نام اسیدهای آمینه به ترتیب مناسب برای تشکیل یک پروتئین خاص استفاده می شود.
پروتئین‌ها ساختارهای بدن مانند اندام‌ها و بافت‌ها را تشکیل می دهند و همچنین واکنش های شیمیایی را کنترل می کنند و سیگنال ها را بین سلول ها حمل می کنند. اگر DNA سلولی جهش یافته باشد، ممکن است یک پروتئین غیر طبیعی تولید شود که می تواند فرآیندهای معمول بدن را مختل کند و منجر به بیماری مانند سرطان شود.
توالی یابی DNA چیست؟
توالی یابی به سادگی به معنای تعیین ترتیب دقیق بازها در یک رشته DNA است. از آنجایی که باز ها به صورت جفت وجود دارند و هویت یکی از بازهای جفت، عضو دیگر جفت را تعیین می کند، محققان مجبور نیستند هر دو جفت باز را گزارش کنند. با اطلاعات توالی یابی میتوان به ژنوم هر موجودی که دارای DNA است مانند باکتری، ویروس، انسان، و… دست پیدا کرد.
تعیین توالی DNA در گذشته و در سال‌های اول اختراع این فناوری به زمان بسیاری نیاز داشت و گاهی تا چندین سال برای دست یافتن به نتیجه زمان نیاز داشت، اما در حال حاضر با توسعه تکنولوژی، تعیین توالی DNA را میتوان طی چند ساعت انجام داد. جالب است بدانید که اولین پروژه تعیین توالی کامل DNA انسانی حدود سه میلیارد دلار هزینه در بر داشت.
پیشرفت و تکامل توالی یابی
توالی یابی کل RNA یا اصطلاحا RNA-seq یک تکنولوژی بسیار پیشرفته می باشد که در افزایش بینش محققان در ترانسکریپتوم سلول نقش به سزایی داشته است. ظهور این تکنولوژی را می توان در اواخر قرن بیستم و اویل قرن بیست و یکم دانست که تلاش هایی برای جایگزینی این روش با روش توالی یابی سنگر (توالی یابی نسل اول) صورت گرفت و بعد ها این تکنولوژی با عنوان توالی یابی نسل جدید (NGS) نامگذاری گردید. RNA-seq (RNA-sequencing) تکنیکی است که می تواند کمیت و توالی RNA را در یک نمونه با استفاده از توالی یابی نسل بعدی (NGS) بررسی کند. رونوشت را تجزیه و تحلیل می‌کند و نشان می‌دهد که کدام یک از ژن‌های کدگذاری شده در DNA ما، تا چه حد روشن یا خاموش هستند.
هوش مصنوعی و کرونا
کروناویروس ها خانواده بزرگی از ویروس ها هستند که با توجه به شواهد به نظر میرسد میتوانند عامل بروز بیماری هایی مانند یک سرماخوردگی ساده، تا بیماری های شدیدتری چون “مرس”(MERS) و یا حتی شدیدتر از آن مثل سندرم های حاد تنفسی “سارس” (SARS) شوند.
