Yeni Yapay Zeka Aracı Toprakta Gizli Bakterileri Tanımlamaya Yardım Ediyor

Özet. Kaynak: Nucleic Acids Research (2026). DOI: 10.1093/nar/gkag1002

Elinizin içindeki birkaç toprak parçası, bakteriler, mantarlar ve diğer organizmalarla dolu bir dünyayı barındırır. Bilim insanları bu organizmaların DNA‘sını toplayabilirler, ancak bunun büyük bir kısmını tanımlamak zorlanır. Şimdi, Kudüs İbrani Üniversitesi araştırmacıları ve ortak kurumlar, bu genetik bulmacanın anlamlandırılmasına yardımcı olan bir yapay zekâ aracı geliştirdi.

BBERT olarak adlandırılan araç, bakterilerin DNA’sındaki örüntüleri öğrenerek bakterilerin yalnızca 100 DNA “harfi” uzunluğundaki parçalarını tanıyabilir. Yapılan testlerde, araştırmacılara bakterilerin DNA’sını diğer genetik materyalden ayırmada ve bakterilerin genomlarını daha az hata ile daha hızlı bir araya getirmede yardımcı oldu.

Nucleic Acids Research‘de yayımlanan çalışma, Kudüs İbrani Üniversitesi Racah Fizik Enstitüsü’nden Dr. Amir Erez ve aynı üniversitenin Bitki ve Çevre Bilimleri Bölümü’nden Dr. Omri M. Finkel önderliğinde yürütüldü. Dmitry Alekhin, Dr. Moshe Alon ve Dr. Tomer Sidi, çalışmaya Haifa Üniversitesi ile Tarımsal Araştırmalar Örgütü’ne bağlı Volcani Enstitüsü’ndeki meslektaşlarıyla birlikte eşit katkı sağladı.

DNA referans veritabanlarındaki açıklar

Topraktaki yaşamı çalışmak için bilim insanları, tüm bir örneğin DNA’sını aynı anda çıkarıp dizilebilirler. Bu, birçok farklı organizmadan milyonlarca kısa genetik parçacık üretir. Karşılaşılan zorluk, bu parçacıkların hangilerinin bakterilere ait olduğunu ve hangi bilgiyi içerdiğini belirlemektedir.

Bu, bitmiş resimlerin nasıl görünmesi gerektiğini çoğu zaman bilmeden, birçok farklı bulmacadan gelen devasa bir bulmaca parçası yığını sıraya koymaya benzer.

Mevcut araçlar, parçacıkları genellikle referans veritabanlarında depolanmış DNA dizilerini karşılaştırarak tanımlar. Ancak topraktaki birçok organizma bu veritabanlarında yer almaz. Uygun bir eşleşme olmadığında, bu organizmaların DNA’sı tanımlanamaz veya yanlış etiketlenebilir. Araştırmacılar, açıklanamayan bu genetik materyale mikrobiyal “kara madde” adını verirler.

Dizileri eşleştirmek yerine bakterilerin örüntülerini öğrenmek

BBERT sorunu farklı bir yaklaşımla ele alıyor. Dil teknolojisinde de kullanılan bir yapay zekâ türü benimsiyor; cümlelerdeki örüntüleri öğrenmek yerine, bakteriyel DNA’daki örüntüleri öğreniyor.

Eğitildikten sonra, referans veri tabanında eşleşen bir dizі aramadan, tanımadığı bir parçayı değerlendirebiliyor.

Araç üç soru soruyor: Bu DNA bakteriyel mi görünüyor? Bir proteinin bir parçasını yapma talimatlarını içeriyor mu? Ve evetse, hücrenin okuma makinelerinin bu talimatları doğru şekilde yorumlayabilmek için DNA harflerini gruplandırmaya nereden başlaması gerekiyor?

Testler, mikrobiyal karanlık maddeye ışık tutuyor

Ölçüm testlerinde BBERT, bakteriyel ile bakteriyel olmayan DNA’yı yaklaşık %90 doğrulukla ayırt ederek değerlendirilen diğer derin öğrenme araçlarını geride bıraktı. Protein yapma talimatlarını içeren parçaları yaklaşık %88, bunların doğru okuma çerçevesini ise yaklaşık %96 doğrulukla belirledi.

Araştırmacılar BBERT’i, kamuya açık 1.969 toprak DNA veri setine uyguladı. Araç, yaygın kullanılan bir karşılaştırma aracı tarafından sınıflandırılmadan bırakılan parçaların önemli bir bölümünü tespit etti.

Sonuçlar, mikrobiyal karanlık madde gizemine bir ipucu da ekledi. Bilinen işlevlerle ilişkilendirilemeyen parçalar, yorumlanabilen parçalara göre bakteriyel olmayan DNA içermeye daha yatkındı. Bu da gizemin, tanımadık bakterilerin yanı sıra birden fazla kaynaktan gelen genetik materyali de içerdiğini düşündürüyor.

Daha az hata ile daha hızlı genom yeniden inşası

BBERT, başka bir zorlu görevde de yardımcı oldu: kısa DNA parçalarını birleştirerek bakteriyel genomları yeniden inşa etmek.

Canlıların simüle edilmiş karışımlarıyla yapılan testlerde, yeniden inşadan önce DNA, BBERT ile süzülerek veri başına ortalama işlem süresini yaklaşık 66 saatten 25 saate düşürdü. Yeniden inşa edilen diziler daha az eşleşemezlik ve boşluk içerirken, süzülmeden ulaşılan ortalama bakteriyel-genom kapsamasının yaklaşık %96’sını korudu.

Ekip yaklaşımı, bitkilerin bakterileri barındırdığı kök yumrularıdan toplanan DNA’lar üzerinde de test etti. Bu örnekler bitki ve mikrop DNA’sından oluşan bir karışım içeriyor. BBERT süzme, yeniden inşa süresini yarıya indirip en yüksek bilgisayar belleği kullanımını 188’den 82 gigabyta düşürdü. Aynı zamanda birkaç yeniden inşa edilen bakteriyel genomdaki kirliliği azalttı; ancak bazı bakteriyel bilgiler kaybedildi.

BBERT, uygun bir grafik kartına sahip kişisel bilgisayarlarda çalışabiliyor; araştırmacılar aynı zamanda bir dizüstü bilgisayarda da gösterdi. Bu, büyük hesaplama olanakları olmayan laboratuvarların çevresel DNA analizini kolaylaştırabilir.

Sınıflandırma hataları hâlâ pratik bir sınır oluşturuyor

Araç mükemmel bir sınıflandırıcı değil. Bazı bakteriyel parçaları kaçırabilir ve başka DNA’yı bakteriyel DNA sanabilir. Örneğin, fotosentez için bitkilerin kullandığı kloroplastlardan gelen DNA’yı bakteriyel dizilerle karıştırabiliyor; bu da onların eski bakteriyel kökenlerini yansıtıyor. Ayrıca bakterileri, mikropların başka büyük bir grubu olan arke’lerden ayırmada zorlanabiliyor.

Bu sınırlar, araştırmacılara ne zaman ve nasıl kullanması gerektiğine karar vermekte yardımcı oluyor.

Dmitry Alekhin ve ark., Fast and accurate taxonomic domain assignment of short metagenomic reads using BBERT, Nucleic Acids Research (2026). DOI: 10.1093/nar/gkag1002

Dergi bilgisi:
Nucleic Acids Research

bakteriler
çevresel DNA
Genomlar
Yapay zekâ
Bioformatics

Jerusalem İbrani Üniversitesi

Hikâyenin ardındaki kişi

İngilizce yüksek lisans, 2021’den beri yükseköğretim ve sağlık içeriğinde deneyimli metin düzenleyici. Güvenilir bilim haberlerine adanmış.

Tam profil →

Matematiksel biyoloji alanında lisans, yaratıcı yazım alanında yüksek lisans. Bilim ve dil üzerine özgün bakış açılarıyla geniş bir coğrafyada deneyim edinmiş.

Tam profil →

Alıntı

:
Yeni yapay zekâ aracı, bilim insanlarına toprakta gizli bakterileri tanımlamada yardımcı oluyor (2026, 29 Ekim)
30 Ekim 2026 tarihinde
bu bağlantıdan alındı https://phys.org/news/2026-10-ai-tool-scientists-bacteria-hidden.html

Bu belge telif hakkına tabidir. Özel çalışma veya araştırma amacıyla yapılan adil kullanış haricinde, içerigin yazılı izni olmadan hiçbir kısmı çoğaltılamaz. İçerik yalnızca bilgi amaçlı sunulmaktadır.