O registo fóssil irregular torna difícil aos paleontólogos traçar uma imagem precisa da extensão da biodiversidade passada e compreender como esta mudou ao longo do tempo. Um estudo liderado por Rebecca Cooper e Daniele Silvestro, da Universidade de Friburgo, mostra como a inteligência artificial (IA) pode facilitar essa tarefa.
Os cientistas estimam que existam atualmente mais de oito milhões de espécies animais e vegetais. Para compreender esta incrível diversidade, é essencial traçar os processos que influenciaram a biodiversidade global ao longo do tempo – incluindo extinções em massa – com a maior precisão possível. Para este fim, os paleontólogos utilizam o registo fóssil, que infelizmente representa apenas uma pequena amostra, muitas vezes irregular, das espécies que já viveram no nosso planeta. Na verdade, apenas uma pequena fracção de plantas e animais fossiliza, entre 0,01 e 0,1% dos organismos.
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IA como salvadora em tempos de necessidade
A estudante de doutorado Rebecca Cooper, membro do Instituto Suíço de Bioinformática (SIB) e autora principal do estudo, e a professora assistente Daniele Silvestro, chefe do grupo de Paleobiologia Evolutiva Computacional do SIB, em colaboração com Joseph Flannery-Sutherland da Universidade de Birmingham, demonstraram que, apesar dos dados fósseis dispersos, é possível avaliar esta diversidade ao longo do tempo – graças ao poder da inteligência artificial. O estudo, publicado na Nature Communications em 17 de maio de 2024, apresenta um novo software chamado DeepDive, que é capaz de reconstruir a evolução da riqueza de espécies ao longo do tempo.
“No final do Permiano, há mais de 251 milhões de anos, uma actividade vulcânica massiva levou à pior extinção em massa conhecida”, explica Rebecca Cooper. “Usando o DeepDive, conseguimos detectar perdas graves na diversidade de animais marinhos e descobrimos que foram necessários milhões de anos para que a diversidade se recuperasse.
Revolução para paleontólogos
O novo programa gera centenas de milhares de conjuntos de dados sintéticos que replicam o registo fóssil. A partir destes, um modelo de IA aprende como o número e a localização dos fósseis podem nos informar sobre a verdadeira extensão da biodiversidade oculta. «Durante mais de 50 anos, os paleontólogos têm lutado com técnicas estatísticas tradicionais para superar as incertezas e limitações do registo fóssil», diz Joseph Flannery-Sutherland. «Agora a inteligência artificial fornece uma ferramenta poderosa para resolver muitos destes problemas e permite-nos compreender como a biodiversidade mudou ao longo do tempo geológico. DeepDive abre possibilidades realmente emocionantes!
Os resultados iniciais falam por si
Os autores também usaram seu software para analisar o registro fóssil de elefantes e seus parentes extintos, como mamutes e mastodontes. O resultado: com a ajuda do DeepDive, eles conseguiram descobrir que mais de 35 espécies existiam até recentemente, antes de muitas delas serem rapidamente extintas. «O nosso estudo mostra que esta biodiversidade, que evolui ao longo de milhões de anos, pode ser exterminada muito repentinamente, como demonstraram centenas de eventos de extinção nos últimos séculos», diz Daniele Silvestro, «o que nos obriga a apreciar a natureza insubstituível da biodiversidade de hoje. .
Numa altura em que a IA está a permear a maioria das novas tecnologias – e cada vez mais as nossas vidas – os riscos de utilização indevida e os perigos destes modelos cada vez mais poderosos são constantemente debatidos. No entanto, o estudo mostra que muitos avanços científicos podem resultar da IA. “É inegável que esta abordagem nos ajudou a compreender melhor a natureza e os mistérios da evolução da vida no nosso planeta”, conclui Rebecca Cooper.
Publicação e software originais
DeepDive: estimando padrões globais de biodiversidade ao longo do tempo usando aprendizagem profunda, Comunicações da natureza17.05.2024
O programa DeepDive é gratuito e pode ser visualizado aqui: https://github.com/DeepDive-project
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Sobre o SIB
O (Instituto Suíço de Bioinformática) é uma organização sem fins lucrativos reconhecida internacionalmente, dedicada à ciência dos dados biológicos e biomédicos. Os seus cientistas são apaixonados por criar conhecimento e resolver questões complexas em muitos campos, desde a biodiversidade até à evolução e à medicina. Eles fornecem bancos de dados e plataformas de software importantes, bem como experiência e serviços em bioinformática para grupos acadêmicos, clínicos e industriais. O SIB une a comunidade suíça de bioinformática, que consiste em cerca de 900 cientistas, e promove a colaboração e a troca de conhecimentos. O instituto ajuda a manter a Suíça na vanguarda da inovação, promovendo avanços na investigação biológica e melhorando a saúde.