Yapay Zeka 500 Milyon Yıllık Evrimi Simüle Etti

Biyolojik hayatın temel taşları olan proteinlerin sentezlenmesi, bilim dünyası için muazzam potansiyel barındıran bir alan. ABD’deki bilim insanları, EvolutionaryScale Model 3 (ESM3) adı verilen yapay zeka modeliyle esmGFP adında yeni bir protein sentezledi. esmGFP, doğal en yakın akrabası olan tagRFP ile sadece %58 benzerlik gösteriyor.

Araştırma ekibinin tahminlerine göre, bu fark 500 milyon yıllık evrimsel bir sürecin YZ tarafından işlenmesine eşit. Söz konusu başarı, belirli kullanım alanlarına uygun özel tasarım proteinler oluşturma veya mevcut proteinlerden yeni fonksiyonlar keşfetme yolunu açıyor.

Araştırmaya öncülük eden ve New York'taki EvolutionaryScale'in kurucusu Thomas Hayes ve ekibi "Üç milyar yıldan fazla süren evrim, biyolojinin bir görüntüsünü doğal proteinlerin oluşturduğu alana kodladı." demekte ve eklemekte: "Burada gösteriyoruz ki, evrimsel veriler üzerine büyük ölçekte eğitilmiş dil modelleri, bilinen proteinlerden oldukça farklı fakat yine de işlevsel proteinler üretebilir." 

YZ Protein Sentezinde Devrim Yaratıyor

ESM3, 3,15 milyar protein dizisi (bir proteindeki amino asitlerin sırası), 236 milyon protein yapısı (3D şekilleri) ve 539 milyon protein tanımı (fonksiyonları hakkında bilgiler) ile eğitildi. Büyük veri havuzundaki desenleri fark eden model, protein sentezinin hangi yapılarda işe yaradığını çözebiliyor. Bu, tıpkı ChatGPT’nin milyonlarca şiir okuduktan sonra yeni bir kafiye oluşturabilmesi gibi, YZ’nin de yeni protein dizilimleri tasarlayabileceğini gösteriyor.

esmGFP’nin özel olmasını sağlayan şey, doğal floresan proteinler gibi parlaması. Okyanus organizmalarının bazıları floresan özellikleriyle parıltı saçarken, floresan proteinlerin tıp ve biyoteknoloji alanlarında büyük bir öneme sahip olduğu biliniyor.

Ekip floresan özelliğini seçme nedenlerini şöyle anlatıyor: "Floresan özelliğini seçmemizin nedeni, bu mekanizmanın doğada nadir, ölçülmesi kolay ve son derece güzel bir fenomen olmasıydı." 

Deneme-Yanılma Süreci Ortadan Kalkıyor

YZ, protein sentezinde deneme-yanılma yöntemlerini ortadan kaldırıyor ve mevcut proteinlerin ötesine geçerek yepyeni biyolojik yapıları keşif imkânı sağlıyor.

"Proteinler, bir mutasyon olayı uzağında her bir proteinin diğeriyle bağlandığı organize bir uzayda bulunur." diyen araştırmacılar, evrimin bu uzayda bir ağ oluşturduğunu ve tüm proteinleri birbirine bağlayan yollar yarattığını ifade ediyor.

Evrimsel sürecin gerçekleşebilmesi için, bir proteinin mutasyon geçirerek diğerine dönüşmesi gerekirken sistemin genel işlevini kaybetmemesi gerekmektedir. YZ dil modelleri, proteinleri bu ağ içinde algılayabiliyor.

YZ’nin Protein Dizaynının Geleceği

ESM3 tarafından tasarlanan proteinler hâlâ doğrulanmaya, sentezlenmeye ve laboratuvar ortamında test edilmeye ihtiyaç duyuyor ancak ekip, gelecekte bu alanın daha da ilerleyeceğini düşünüyor.

Araştırmacılar "Protein dil modelleri evrimin fiziksel sınırlarına doğrudan tabi olmasa da, evrimin izleyebileceği muhtemel yolların bir modelini dolaylı olarak oluşturabiliyor." diye belirtiyor.

Gelecekte YZ, ilaçlardan biyomalzemelere kadar genetik mühendisliğini dönüştürebilecek yapay proteinler oluşturmak için kullanılabilir.

‍

‍

‍

‍


Kaynak: https://www.sciencealert.com/ai-creates-new-glowing-protein-simulating-500-million-years-of-evolution