一項新研究利用人工智能發現新冠病毒與兩種罕見人類疾病存在基因關聯,挑戰了新冠病毒源於野生動物的傳統觀點,為病毒起源研究提供了新的方向。
一項令人驚訝的新研究表明,新冠病毒可能並非起源於蝙蝠或穿山甲,而是源於人類疾病的一種罕見融合。
研究人員使用一種名為Max-logistic intelligence 的先進人工智能驅動方法,在新冠病毒與兩種鮮為人知的感染——馬鼻疽和森熱熱之間發現了基因聯繫,這可能會改寫新冠病毒的起源故事。
揭開新冠病毒的起源之謎
儘管進行了廣泛的研究,新冠病毒的起源仍然不確定。最近,一項發表在《生物標誌物科學與技術進展》雜誌上的新研究採用人工智能驅動的方法,分析了早期新冠患者血液樣本中 865,859 個 CpG 位點的 DNA 甲基化模式。
該研究由威斯康星大學統計學系的 Zhengjun Zhang領導,使用Max-logistic intelligence來識別強有力的基因聯繫。研究結果表明,新冠病毒可能是由兩種罕見傳染病——馬鼻疽和森熱熱——與常見人類疾病自然融合而成。
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早期病毒起源的研究
新冠病毒的出現吸引了全球不同的科學家參與研究,得出各種觀點和理論,但有時候,由於研究結果太早向媒體發表,出現了一些研究後來被推翻的情況。
例如早期,有科學家比對病毒與幾種動物的少量基因,推斷蛇可能是病毒的宿主;亦有科學家認為,新冠病毒突刺蛋白有幾個與艾滋病毒(HIV-1)相似的插入片段,推論了艾滋病與新冠病毒的關連性。這兩項研究很快便被其他科學家提供證據推翻。
隨著時間推進,專家們得到病毒更完整的基因排序,能夠作出更全面的比對研究。科學界目前主流認為,病毒與蝙蝠和穿山甲有關。
武漢病毒研究所新發傳染病研究中心主任石正麗團隊最先發現新冠病毒與蝙蝠存在關連,他們在2月初刊登在權威《自然》期刊的研究指出,新冠病毒與雲南蝙蝠病毒株(RaTG13)的基因排序有96%的相似性,相信蝙蝠是新冠病毒的天然宿主,不過兩種病毒的突刺S蛋白受體並不一樣,當時未能完全知道病毒的演變過程。
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這份研究被廣泛引用,令國際專家們傾向病毒是由動物身上逐步演化到人類身上。
偏離野生動物起源
這一發現挑戰了廣泛接受的病毒起源於蝙蝠或穿山甲的觀點,並提出了一種可能性,即之前的研究可能過分強調了野生動物的起源。
“在 865,859 個 CpG 位點建立這樣的聯繫是一個相當大的挑戰,隨機相關的概率低於千萬分之一,”Zhang說。“然而,當考慮到這些疾病的罕見性時,發現有意義聯繫的幾率降至僅為億分之一,這進一步加強了這些結果的有效性。”
Max-Logistic Intelligence:遊戲規則改變者?
Max-logistic intelligence此前已在癌症生物標誌物研究中得到證實。與傳統人工智能算法或現代機器學習技術(如隨機森林、深度學習和支持向量機)不同,Max-logistic intelligence提供更高的可解釋性、一致性和魯棒性,使其在建立因果關係方面特別有用。
Zhang強調,雖然識別可靠的生物標誌物對於科學進步至關重要,但許多在孤立研究中發現的基因標誌物在其他隊列中會失敗,導致低或無跨組共性。
“DNA 甲基化,即甲基基團添加到 DNA 上的過程,在基因表達和疾病發展中起著核心作用,”Zhang解釋說。“甲基化錯誤會引發疾病,從而促使人們研究新冠病毒的 DNA 甲基化模式。”