AI สามารถเป็นคนสอนพืชให้เราทราบหรือไม่ เพื่อช่วยให้โลกได้รับอาหาร

ด้วยพลังของ AI และข้อมูลขนาดใหญ่ นักวิทยาศาสตร์กำลังพัฒนาแนวทางใหม่ๆ ในการถอดรหัสโลกที่ซับซ้อนของจีโนมพืชสำหรับการเพาะพันธุ์พืชแบบกำหนดเองรุ่นต่อไป ซึ่งอาจปฏิวัติความมั่นคงด้านอาหารและการปรับตัวเข้ากับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ

ต้นข้าวสาลี ต้นอ้อย สำหรับเราแล้วสิ่งเหล่านี้เป็นวัสดุหลักในการทำอาหารที่เราชื่นชอบ แต่สำหรับนักวิทยาศาสตร์ สิ่งเหล่านี้แทนปัญหาเชิงซ้อนซึ่งเมื่อแก้ไขแล้วสามารถปลดล็อกความลับที่ช่วยให้เราปลูกอาหารได้มากขึ้นโดยไม่ส่งผลเสียต่อสิ่งแวดล้อม สร้างเชื้อเพลิงชีวภาพใหม่ และช่วยให้ผู้คนมีอายุยืนยาวและแข็งแรงยิ่งขึ้น ความลับเหล่านี้ถูกเก็บไว้ในจีโนมของพืช และด้วยเครื่องมือ AI ที่ทันสมัย นักวิจัยเริ่มค้นพบความลับที่ยีนเหล่านี้เก็บไว้

ความสามารถของ AI ในการวิเคราะห์ข้อมูลจำนวนมากเปิดโอกาสให้เราเข้าใจจีโนมพืชได้ดีขึ้น ความเข้าใจนี้เกี่ยวกับการโต้ตอบระหว่างองค์ประกอบทางพันธุกรรมที่มีอยู่ในพืชและฟังก์ชันต่างๆ สามารถช่วยให้นักวิจัยพัฒนาสายพันธุ์พืชที่แข็งแรงขึ้น ทำให้พวกมันสามารถต้านทานความเครียดทางชีวภาพและไม่ชีวภาพ เช่น การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ การระบาดของศัตรูพืช และการดื้อยาได้ดีขึ้น

จีโนมพืช แม้แต่พืช “ง่าย” เช่น อ้อย นั้นใหญ่กว่าจีโนมของมนุษย์หรือสัตว์ เนื่องจากพืชพัฒนาเป็นเวลานานกว่ารูปแบบชีวิตอื่นๆ พืชมีพอลิปโลอิดี – ซึ่งยีนหรือจีโนมทั้งหมดถูกดублиเคต – และการบันทึกการโต้ตอบระหว่างยีนและอัลลีลจากพอลิปโลอิดีต่างๆ เป็นความท้าทาย เนื่องจากบางพอลิปโลอิดีอาจเป็นตัวแทนของยีนมồ côiจากสายพันธุ์พืชเก่าที่ไม่จำเป็นต้องใช้งานในขณะนี้

นักวิจัยมีเป้าหมายที่จะระบุพอลีมอร์ฟิซึมของนิวคลีโอไทด์เดี่ยว (ลำดับ DNA ทั่วไป) ซึ่งพวกเขาสามารถใช้เพื่อเข้าใจว่าพืชทำงานและโต้ตอบกับสิ่งแวดล้อมอย่างไร เมื่อทำได้แล้ว นักวิจัยจะเข้าใจฟังก์ชันของยีนแต่ละยีนได้ดีขึ้น และใช้ข้อมูลนั้นเพื่อสร้างพืชที่สามารถปรับตัวเข้ากับความต้องการของมนุษย์ได้ ดังนั้น หากนักวิจัยต้องการพัฒนาสายพันธุ์ข้าวสาลีที่สามารถปลูกในพื้นที่แห้งแล้งได้ พวกเขาจะพยายามระบุยีนที่ช่วยให้ข้าวสาลีเติบโตได้เต็มที่แม้จะขาดน้ำ ไม่ใช่ทุกตัวอย่างที่มียีนนี้ เนื่องจากอาจเป็นยีนมồ côiที่ไม่ได้ใช้งานในขณะนี้ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของจีโนมพอลิปโลอิดี เครื่องมือการเรียนรู้ของเครื่องสามารถวิเคราะห์ยีนและโต้ตอบกับสิ่งแวดล้อมได้ โดยให้ข้อมูลเกี่ยวกับศักยภาพทางพันธุกรรมที่ยังไม่ได้ใช้เพื่อบรรลุวัตถุประสงค์นั้นผ่านกลยุทธ์การผสมพันธุ์ที่ออกแบบโดย AI

ในขณะที่การวิจัยนี้สามารถใช้ในการดัดแปลงพันธุ์พืช การดัดแปลงพันธุกรรมไม่ใช่วิธีเดียวที่นักวิจัยสามารถพัฒนาพันธุ์พืชที่มีคุณสมบัติที่ต้องการได้ มนุษย์ได้ทำการผสมพันธุ์พืชมาเป็นเวลานานแล้ว AI สามารถช่วยได้ในการระบุสายพันธุ์ที่ดีที่สุดสำหรับการผสมพันธุ์ที่มีความเข้ากันได้สูงสุดและน่าจะให้ผลลัพธ์ที่ต้องการมากที่สุด

นอกจากนี้ ระบบ AI ยังสามารถช่วยคาดการณ์ว่าวิธีการผสมพันธุ์ใด – เช่น การผสมพันธุ์แบบไฮบริด การผสมพันธุ์ข้ามพันธุ์กว้าง หรือการเพิ่มโครโมโซม – จะเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพมากที่สุด ด้วยข้อมูลทางพันธุกรรมที่ลึกซึ้งเกี่ยวกับพืช นักวิจัยสามารถใช้การเรียนรู้ของเครื่องเพื่อจับคู่ยีนกับสิ่งแวดล้อมที่เหมาะสมที่สุด ซึ่งจะช่วยให้พืชสามารถทนต่อฤดูกาลที่ยาวนานขึ้นหรือปลูกในพื้นที่ที่ไม่สามารถปลูกได้ก่อนหน้านี้ ทำให้สามารถเพิ่มการผลิตอาหารสำหรับโลกที่มีประชากรมากขึ้นและต้องการอาหารมากขึ้น สายพันธุ์ที่มีความสามารถในการต้านทานสภาพแวดล้อมที่ไม่เอื้ออำนวย เช่น การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ การทำเมืองหรือการกลายเป็นทะเลทราย สามารถพัฒนาขึ้นได้

ข้อมูลทางพันธุกรรมของพืชยังสามารถใช้เพื่อช่วยในการผสมพันธุ์พืชที่มีความต้านทานต่อศัตรูพืชหรือโรคเฉพาะเจาะจงได้ การเรียนรู้ของเครื่องสามารถระบุลักษณะของพืชที่ดึงดูดแมลงหรือศัตรูพืช เช่น กลิ่น สี เป็นต้น และช่วยให้นักวิจัยพัฒนายีนที่จะลดความดึงดูดของพืชเหล่านี้ต่อศัตรูพืชได้ ซึ่งอาจช่วยลดการใช้สารเคมีกำจัดศัตรูพืช พัฒนาสารเคมีกำจัดศัตรูพืชที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมสำหรับพืชและพื้นที่เฉพาะ หรือแม้แต่สำหรับฟาร์มเฉพาะ – เป็นรูปแบบของ “การเกษตรที่มีการปรับแต่ง” ที่ปลอดภัย สะอาด และเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้น

ก่อนที่จะมีความสามารถปัจจุบันของ AI การระบุจีโนมพืชเป็นเรื่องที่ยากมาก แต่ตอนนี้ที่จีโนมเหล่านี้ถูกระบุแล้ว การเข้าใจว่าพวกมันทำงานอย่างไรเป็นเรื่องที่ไม่สามารถทำได้โดยไม่มีเทคโนโลยี AI ที่ทันสมัย เช่น การเรียนรู้ของเครื่อง ด้วยเครื่องมือที่มีอยู่แล้ว นักวิจัยจะสามารถเข้าใจพืชได้ดีขึ้น และพัฒนาวิธีการใหม่และดีขึ้นในการช่วยให้พืชเจริญเติบโตในสถานการณ์ที่เปลี่ยนแปลงสภาพแวดล้อม มลพิษ การทำเมือง และปัญหาอื่นๆ ที่ส่งผลต่อการเติบโตและคุณภาพของพืช ด้วยการเรียนรู้ของเครื่องที่ทันสมัย นักวิจัยจะสามารถคลี่คลายความลับที่พืชเก็บไว้ – และใช้ความลับเหล่านั้นเพื่อสร้างอนาคตที่ดีกว่าสำหรับมนุษยชาติ