Die geheime Sprache der Pflanzen: KI-Modell PlantRNA-FM entschlüsselt RNA-Strukturen
Die Sprache der Pflanzen – von KI entschlüsselt. (Foto: Jaromir Chalabala/Shutterstock)
Als „bahnbrechend“ und „revolutionär“ bezeichnen das John Innes Centre und die University of Exeter in einer Mitteilung das von Pflanzenforscher:innen ihrer Einrichtungen gemeinsam entwickelte KI-Modell PlantRNA-FM. Denn damit soll sich die genetische Sprache von Pflanzen entschlüsseln lassen.
KI-Modell PlantRNA-FM: Technologischer Durchbruch
PlantRNA-FM ist den Forscher:innen zufolge das erste Tool seiner Art. Dank des „technologischen Durchbruchs“ sollen Entdeckungen und Innovationen in der Pflanzenforschung vorangetrieben werden können. Auch die Erforschung von Wirbellosen und Bakterien soll davon profitieren.
Die RNA ist – ähnlich wie ihre chemische Verwandte DNA – ein Schlüsselmolekül, das in allen lebenden Organismen vorkommt. In den Sequenzen und Strukturen der RNA werden genetische Informationen transportiert. Außerdem werden dadurch bestimmte biologische Funktionen wie Pflanzenwachstum oder Stressreaktionen reguliert, wie ingenieur.de erklärt.
Funktionen der RNA-Sprache verstehen
Die aus Nukleotiden bestehenden RNA-Sequenzen sind in bestimmten Mustern angeordnet – und damit vergleichbar mit Wörtern und Sätzen in menschlichen Sprachen, wie es von den Forscher:innen heißt. Um die Funktionen der komplexen RNA-Sprache besser verstehen zu könne, wurde PlantRNA-FM entwickelt.
Das KI-Modell wurde mit 54 Milliarden Teilen von RNA-Informationen trainiert. Diese Daten umfassen das genetische Muster von über 1.100 Pflanzenarten und zugleich das Alphabet der pflanzlichen RNA-Sprache.
Ähnliches Training wie bei ChatGPT
Bei der Entwicklung von PlantRNA-FM gingen die Forscher:innen eigenen Angaben zufolge ähnlich vor wie etwa OpenAI beim Training von ChatGPT. Statt der menschlichen Sprache lernte das KI-Modell aber die pflanzenbasierte RNA-Sprache kennen – und letztlich die Grammatik und Logik von RNA-Sequenzen und -Strukturen verstehen.
Das von den Forscher:innen entwickelte KI-Modell kam schon zum Einsatz, um präzise Vorhersagen über bestimmte RNA-Funktionen zu treffen. Diese wurden dann durch Experimente bestätigt.
KI-Modell entschlüsselt verborgene Muster
„Während RNA-Sequenzen für das menschliche Auge zufällig erscheinen können, hat unser KI-Modell gelernt, die darin verborgenen Muster zu entschlüsseln“, erklärte der an der in Nature Machine Intelligence erschienenen Studie beteiligte Bioinformatiker Haopeng Yu vom John Innes Centre.
Den Forscher:innen zufolge ist PlantRNA-FM erst der Anfang. Mit KI-Unterstützung sollen künftig weitere Modelle entwickelt werden, um versteckte DNA- und RNA-Sprachen in der Natur zu verstehen.
Pflanzen programmieren und neue erschaffen
Warum das Ganze? Wer die DNA- und RNA-Sprache von Pflanzen versteht, kann diese programmieren und damit zum Beispiel ihre Widerstandsfähigkeit oder Erträge erhöhen. Auch die Entwicklung ganz neuer leistungsfähigerer Nutzpflanzen wäre wohl dadurch möglich.
