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Scienza

L'intelligenza artificiale sblocca le profondità del genoma della cannabis

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Il sequenziamento del genoma è un modo per capire le malattie e sviluppare farmaci

Il DNA è la pietra angolare della vita organica sul nostro pianeta. Una complessa rete di dati che è ancora sotto costante studio, gli scienziati vedono il potenziale medico e commerciale da sbloccare genomi specie, compresa la cannabis.

Un genoma è l'insieme completo del DNA di un organismo e, secondo il US National Library of Medicine, contiene tutte le informazioni necessarie per costruire e mantenere questa vita, sia essa vegetale o animale.

"Il genoma è il codice che abbiamo nel nostro DNA unico in ogni cellula del nostro corpo. È composto da metà del codice di nostra madre e metà del codice di nostro padre. Ed è anche vero per le piante e gli animali ", ha detto il dottor Gil Ronen, un cartografo del genoma professionista.

Ronen è presidente e co-fondatore di NRGene, una compagnia israeliana specializzata nel sequenziamento di genomi vegetali e animali per le industrie che utilizzano l'intelligenza artificiale. L'azienda è riuscita a risolvere le sequenze del genoma per frumento, segale, avena e molte altre ancora prima.

Secondo lui, tutti i codici del DNA sono una catena molto lunga di sostanze chimiche, costituita da quattro diversi elementi chimici rappresentati dalle lettere A (adenina), G (guanina), C (citosina) e T (timina). Un genoma completo rende centinaia di milioni di queste lettere.

"È il libro della vita, tutto ciò che facciamo è codificato in questo libro molto grande".

Sequenziare un genoma completo del DNA non è un compito facile. Persino il genoma umano, secondo Ronen, non è stato completamente sequenziato: nonostante i miliardi di dollari spesi.

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Eliminare queste lacune è un elemento chiave nella comprensione della genetica di qualsiasi specie. E se il sequenziamento dei singoli genomi umani è un modo per comprendere le malattie umane e sviluppare farmaci, gli aspetti commerciali dei genomi delle piante vanno anche oltre. Secondo un articolo di recensione pubblicato sulla rivista botanica Applicazioni in Scienza delle piantei genomi di piante intere possono essere usati per "lo studio delle questioni fondamentali dell'evoluzione e dell'ecologia" e per comprendere meglio "la diversità genomica di ecotipi, isolati geografici e specie associate".

Il ruolo dell'intelligenza artificiale

Il processo di sequenziamento è migliorato significativamente nel tempo con il progredire della tecnologia. Fortunatamente, "è molto complicato da fare, ma non è così complicato da spiegare", dice Ronen.

La tecnica più comune è quella di posizionare l'estratto chimico delle cellule in una macchina che sputa una parte incompleta del codice del DNA sotto forma di lettere AGCT. Alcune macchine offrono lettere 100 e altre, molto sofisticate, possono rinunciare alle lettere 100 000.

"È in pezzi molto piccoli e devi costruirlo fino alla fine senza l'immagine, quindi non sappiamo come sarà", dice Ronen. "Non hai un pezzo per ogni posto nel genoma, hai centinaia di pezzi sovrapposti. È come se avessi un mix di diversi puzzle 200.

I diversi pezzi di codice si sovrappongono ma non sono identici. Potenti sistemi di intelligenza artificiale sono utilizzati per assemblare perfettamente le parti.

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Quando si parla di cannabis, le cose possono essere complicate perché la pianta stessa è complessa dal punto di vista genetico.

"I geni di cannabis sono le chiavi che codificano la cosa che produce i diversi cannabinoidi. Tutti questi cannabinoidi portano carte i cui geni sono responsabili della produzione nel fiore ".

Secondo Ronen, se un coltivatore di cannabis vuole che i suoi raccolti favoriscano un particolare cannabinoide (come il THC o il CBD), deve identificare i geni che devono essere combinati in tutti i geni funzionali responsabili della produzione della sostanza. Sapere quali geni la pianta ha bisogno di produrre il cannabinoide desiderato e assicurarsi che funzionino nel miglior modo possibile, può aiutare i coltivatori a ottenere i migliori risultati di qualità dalle loro piante.

Un genoma completo aiuta i produttori a capire meglio le loro piante e pianificare di conseguenza. I metodi di coltivazione tradizionali possono richiedere fino a due o tre volte di più, dice Ronen.

"Tu vuoi trovare la tua prole con il maggior numero di geni funzionali che producono THC", dice.

Oltre alla potenza, una matrice genomica completa può aiutare a diffondere tratti commercialmente attraenti come la resistenza a muffa o funghi, problemi seri per qualsiasi tipo di agricoltura.

tag: DNAAgricoltura / Growambientegeneticotecnologia