Gli scienziati stanno ingegnerizzando le piante per combattere il cambiamento climatico con l'IA

Troppo carbonio nell'atmosfera sta innescando molti cambiamenti climatici ed è una vera minaccia per la nostra esistenza, insieme ad animali e piante. Ondate di calore estreme, tempeste, lunghi periodi di siccità e inondazioni catastrofiche ne sono il risultato. Quindi abbiamo bisogno di qualcosa che possa aiutare a ridurre il carbonio nell'atmosfera, e nulla è meglio delle piante – sì, le piante verdi che sembrano anche belle agli occhi e forniscono un ambiente sereno e buona energia.

Le piante assorbono l'anidride carbonica dall'atmosfera perché hanno la capacità naturale di farlo. Gli scienziati del Salk stanno utilizzando questa stessa qualità delle piante per pulire l'aria dall'anidride carbonica ridisegnando le loro radici in modo che possano immagazzinare più carbonio. Il loro sofisticato nuovo strumento, SLEAP, è un software di intelligenza artificiale che traccia diverse caratteristiche della crescita delle radici.

Progettare nuove piante per combattere il cambiamento climatico

Il programma dell'Istituto Salk chiamato Harnessing Plants Initiative (HPI) è focalizzato sullo sviluppo di soluzioni per sfruttare le piante per l'immagazzinamento del carbonio, poiché le piante immagazzinano già carbonio nella loro biomassa. Ma l'immagazzinamento è solitamente temporaneo, poiché quando le piante muoiono o i raccolti vengono raccolti, il carbonio immagazzinato torna nell'atmosfera. Salk sta cercando di aumentare la loro capacità di immagazzinare più carbonio e per periodi di tempo più lunghi.

Gli scienziati dell'HPI stanno usando SLEAP per progettare queste piante che salvano il clima. È abbastanza facile da usare ed è stato progettato per primo per tracciare i movimenti degli animali in laboratorio, ed è ora adottato per studiare le strutture delle radici. 

In uno studio recente, i ricercatori hanno rivelato il nuovo protocollo di SLEAP, che analizzerà le caratteristiche delle radici come quanto in profondità crescono, la loro larghezza, quanto grandi crescono nel tempo e le loro altre caratteristiche fisiche, che erano piuttosto stancanti e richiedevano molto tempo per essere misurate prima di SLEAP.

SLEAP è un salto in avanti nella ricerca sulle piante

SLEAP sta già aiutando gli scienziati, poiché hanno generato un ampio catalogo dei sistemi di radici delle piante. Identificare questi sistemi di radici delle piante aiuterà gli scienziati a trovare geni associati alle caratteristiche che stanno cercando. Aiuterà anche a definire se più caratteristiche di una pianta sono definite dagli stessi geni o meno. 

I ricercatori del Salk saranno in grado di determinare quali geni sono utili per progettare le loro nuove piante. Elizabeth Berrigan, una scienziata coinvolta nello sviluppo di SLEAP, afferma:

“Abbiamo creato un protocollo robusto, validato in diversi tipi di piante, che riduce i tempi di analisi e gli errori umani, ponendo al contempo l'accento sull'accessibilità e la facilità d'uso, e non ha richiesto alcuna modifica al software SLEAP stesso.”

Fonte: Salk Institute.

I ricercatori del Salk hanno testato il modello su diversi tipi di piante, ad esempio riso, colza e soia. Lo hanno testato anche per la pianta infestante da fiore della famiglia della senape, scientificamente chiamata Arabidopsis thaliana, e hanno trovato dopo i test che SLEAP è 10 volte più veloce nell'addestrare modelli AI rispetto alle pratiche precedenti ed è 10 volte più veloce nel prevedere la struttura delle piante su nuovi dati.

I ricercatori si stanno ora concentrando su una nuova sfida, che è esaminare le strutture delle radici 3D con SLEAP. La ricerca con SLEAP continuerà, poiché sta già accelerando il processo di ricerca all'Istituto Salk.