A causa delle lacune nella documentazione fossile, i paleontologi faticano a costruire un quadro accurato dell’estensione della biodiversità del passato e a capire come sia cambiata nel tempo. Uno studio guidato da Rebecca Cooper e Daniel Silvestro dell’Università di Friburgo mostra come l’intelligenza artificiale possa facilitare il loro compito.
Gli scienziati stimano che attualmente esistano più di 8 milioni di specie animali e vegetali. Per comprendere questa incredibile abbondanza, è essenziale tracciare con la massima precisione possibile i processi, comprese le estinzioni di massa, che hanno interessato la biodiversità globale nel corso del tempo. Per farlo, i paleontologi utilizzano i fossili, che purtroppo rappresentano solo un campione piccolo e spesso incompleto delle specie vissute sul nostro pianeta, poiché solo una minima parte di piante e animali, tra lo 0,01 e lo 0,1% degli organismi, è fossilizzata.
L’intelligenza artificiale in soccorso
La dottoranda Rebecca Cooper, membro dell’Istituto Svizzero di Bioinformatica (SIB) e autrice principale dello studio, e il professor Daniel Silvestro, responsabile del gruppo di Paleobiologia Evolutiva Computazionale del SIB, in collaborazione con il dottor Joseph Flannery-Sutherland dell’Università di Birmingham, hanno appena dimostrato che è comunque possibile valutare questa diversità nel tempo, anche con dati fossili scarsi, grazie alla potenza dell’intelligenza artificiale.L’Università di Birmingham ha appena dimostrato che è comunque possibile valutare questa diversità nel tempo, anche con dati fossili scarsi, grazie alla potenza dell’intelligenza artificiale (AI). Pubblicato il 17.05.2024 su Nature Communications, questo studio presenta un nuovo software chiamato DeepDive, in grado di ricostruire l’evoluzione della ricchezza di specie nel tempo. Alla fine del Permiano, più di 251 milioni di anni fa, una massiccia attività vulcanica ha portato alla peggiore estinzione di massa conosciuta", spiega Rebecca Cooper. Grazie a Deepdive, abbiamo potuto osservare gravi perdite di diversità negli animali marini e scoprire che ci sono voluti milioni di anni per recuperare la diversità".
Una rivoluzione per i paleontologi
Questo nuovo programma genera centinaia di migliaia di serie di dati sintetici che riproducono la documentazione fossile. Da questi, un modello di intelligenza artificiale apprende come il numero e la posizione dei fossili possano dirci la vera estensione della biodiversità nascosta. Per oltre 50 anni, i paleontologi hanno lottato per superare le incertezze e le limitazioni dei reperti fossili utilizzando le tecniche statistiche tradizionali", afferma Joseph Flannery-Sutherland. "L’intelligenza artificiale fornisce ora un potente mezzo per risolvere molti di questi problemi e per comprendere come la biodiversità sia cambiata nel corso del tempo geologico. DeepDive sta aprendo prospettive davvero entusiasmanti!
I risultati iniziali parlano da soli
Gli autori hanno utilizzato il loro software anche per analizzare la documentazione fossile degli elefanti e dei loro parenti estinti, come il mammut e il mastodonte. Il risultato: Deepdive ha permesso di scoprire che fino a poco tempo fa esistevano più di 35 specie, prima che molte di esse si estinguessero rapidamente. Il nostro studio dimostra che questa biodiversità, che richiede milioni di anni per essere costruita, può essere spazzata via all’improvviso, come dimostrano le centinaia di estinzioni che si sono verificate negli ultimi secoli", osserva Daniele Silvestro, "il che ci costringe ad apprezzare la natura insostituibile della biodiversità odierna".
In un momento in cui l’IA sta permeando la maggior parte delle nuove tecnologie - e sempre più le nostre vite - i rischi di abuso e i pericoli di questi modelli sempre più potenti alimentano il dibattito. Detto questo, molti progressi scientifici sono stati ottenuti grazie all’IA, come dimostra questo studio. Questo approccio ci ha permesso di comprendere meglio la natura e i misteri dell’evoluzione della vita sul nostro pianeta", conclude Rebecca Cooper.
DeepDive: stimare i modelli di biodiversità globale nel tempo utilizzando il deep learning , Nature communications, 17.05.2024
Il programma DeepDive è gratuito.
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Informazioni sul SIB
L’Istituto Svizzero di Bioinformatica (SIB) è un’organizzazione no-profit riconosciuta a livello internazionale che si dedica alla scienza dei dati biologici e biomedici. I suoi scienziati si dedicano con passione alla creazione di conoscenza e alla soluzione di questioni complesse in molti campi, dalla biodiversità alla medicina all’evoluzione. Fornisce database e piattaforme software essenziali, nonché competenze e servizi bioinformatici a gruppi accademici, clinici e industriali. Il SIB federa la comunità bioinformatica svizzera, che conta circa 900 scienziati, e incoraggia la collaborazione e la condivisione delle conoscenze. L’istituto contribuisce a mantenere la Svizzera all’avanguardia dell’innovazione, promuovendo i progressi nella ricerca biologica e migliorando la salute.
