La inteligencia artificial apunta d¨®nde puede emerger un nuevo coronavirus

Centenares de mam¨ªferos albergan al menos un coronavirus y algunos varias decenas. En los ¨²ltimos a?os se ha secuenciado el genoma de decenas de variantes del pat¨®geno. Ahora, un sistema de aprendizaje de m¨¢quinas (machine learning, en ingl¨¦s) ha conectado los puntos entre ambos conjuntos de datos para estimar d¨®nde puede emerger la pr¨®xima amenaza. Este sistema de inteligencia artificial ha detectado las especies con mayor riesgo y ha descubierto otras que los humanos hab¨ªan pasado por alto.

¡°Un nuevo coronavirus...

Centenares de mam¨ªferos albergan al menos un coronavirus y algunos varias decenas. En los ¨²ltimos a?os se ha secuenciado el genoma de decenas de variantes del pat¨®geno. Ahora, un sistema de aprendizaje de m¨¢quinas (machine learning, en ingl¨¦s) ha conectado los puntos entre ambos conjuntos de datos para estimar d¨®nde puede emerger la pr¨®xima amenaza. Este sistema de inteligencia artificial ha detectado las especies con mayor riesgo y ha descubierto otras que los humanos hab¨ªan pasado por alto.

¡°Un nuevo coronavirus puede surgir cuando dos cepas diferentes coinfectan a un animal, lo que hace que el material gen¨¦tico viral se recombine¡±, dice la investigadora del Instituto de Infecciones y Salud Global de la Universidad de Liverpool (Reino Unido) y principal autora del dise?o de este sistema de inteligencia artificial Maya Wardeh. La recombinaci¨®n gen¨¦tica es un proceso biol¨®gico en el que parte de un material gen¨¦tico de un organismo (de la misma u otra especie) se une al de otro. En los virus es uno de sus mecanismos b¨¢sicos de evoluci¨®n. Aunque no est¨¢ confirmado, el SARS-CoV-2 podr¨ªa ser el resultado de un evento de este tipo entre dos coronavirus anteriores, uno al menos propio de una especie de murci¨¦lagos. Sin esta recombinaci¨®n, es improbable que un virus de un animal salte a los humanos, lo que se conoce como zoonosis.

Lo que han hecho Wardeh y sus colegas ha sido recopilar los mam¨ªferos que se sabe son hu¨¦sped de al menos un coronavirus. Han contabilizado 876 especies. Alimentaron su aprendizaje de m¨¢quinas con la ecolog¨ªa y h¨¢bitats estos animales y las relaciones filogen¨¦ticas (de parentesco) entre una hu¨¦sped y otras especies cercanas. Por otro lado, incluyeron 411 coronavirus (entre ellos decenas de cepas) cuya informaci¨®n gen¨¦tica se conoce. A esto sumaron la estructura f¨ªsica de cada genoma o la frecuencia de las combinaciones de bases (las letras del ADN o el ARN). ¡°Por ¨²ltimo, tambi¨¦n usamos la red de conexiones entre coronavirus conocidos y sus anfitriones conocidos, y esto nos permiti¨® encontrar el ¨²ltimo lado del rompecabezas: las conexiones complejas que ya existen entre coronavirus y mam¨ªferos¡±, detalla Wardeh en un correo.

Sus resultados, publicados en Nature Communications, sugieren que hay al menos 11 veces m¨¢s asociaciones entre especies de mam¨ªferos y cepas de coronavirus de las que se han observado hasta la fecha. Adem¨¢s, estiman que hay 40 veces m¨¢s especies de mam¨ªferos que pueden infectarse con un conjunto diverso de cepas de coronavirus de lo que se conoc¨ªa anteriormente. De media, cada coronavirus de los secuenciados (especies o cepas diferentes) podr¨ªa colarse en 12,5 especies de mam¨ªferos si se dieran las condiciones.

A la civeta de las palmeras se le conoc¨ªan seis coronavirus, pero el aprendizaje de m¨¢quinas estima que podr¨ªa ser hu¨¦sped de hasta 32 de estos pat¨®genos

El trabajo es un ejercicio te¨®rico, pero predijo la pr¨¢ctica totalidad de conexiones ya conocidas entre uno o varios coronavirus y sus hu¨¦spedes, lo que refuerza el hallazgo de otras vinculaciones desconocidas hasta ahora. Por ejemplo, esta inteligencia artificial adjudic¨® a la civeta de las palmeras seis coronavirus, algo que ya se sab¨ªa. Pero tambi¨¦n se?al¨® que podr¨ªa albergar hasta 32 de estos pat¨®genos. Y cuantos m¨¢s coronavirus juntos, mayor riesgo de recombinaci¨®n gen¨¦tica. De hecho, este carn¨ªvoro civ¨¦rrido del sur y sureste asi¨¢tico fue probablemente el animal intermedio desde que el SARS de 2003 salt¨® a los humanos.

Como los humanos, este sistema de inteligencia artificial encuentra una acumulaci¨®n de conexiones en los murci¨¦lagos. Es entre los quir¨®pteros donde la posibilidad de recombinaci¨®n gen¨¦tica es de las m¨¢s elevadas, seguidos de lejos por roedores y carn¨ªvoros. El murci¨¦lago grande de herradura (que ilustra este art¨ªculo) es un reconocido reservorio del primer SARS y, seg¨²n las m¨¢quinas, ser¨ªa susceptible a 68 otros coronavirus, entre ellos el causante de la actual pandemia, frente a los solo seis que se le conoc¨ªan.

¡°Dado que los coronavirus con frecuencia experimentan recombinaci¨®n cuando coinfectan a un hu¨¦sped y que el SARS-CoV-2 es altamente infeccioso para los humanos, la amenaza m¨¢s inmediata para la salud p¨²blica es la recombinaci¨®n de otros coronavirus con el SARS-CoV-2¡±, dice en una nota el doctor Marcus Blagrove, coautor de estudio y tambi¨¦n de la Universidad de Liverpool.

Wardeh aclara que su trabajo no se ha adentrado en el ¨²ltimo paso para que un virus animal degenere en una zoonosis: el salto a los humanos. ¡°Si bien nuestros modelos incluyeron datos de los humanos, tuvimos mucho cuidado en no interpretarlos debido al sesgo de investigaci¨®n: estudiamos a humanos y animales domesticados mucho m¨¢s que a otras especies animales, esto significa que nuestros modelos pueden sobrestimar el potencial de recombinaci¨®n de los coronavirus en estos mam¨ªferos¡±, detalla.

Puedes escribirnos a miguel@esmateria.com o seguir a MATERIA en Facebook, Twitter, Instagram o suscribirte aqu¨ª a nuestra Newsletter.