科學家揭蚜蟲隱藏藍圖 人為介入突破AI瓶頸

ebfcefea 5ea2 432c bb50 65fc1b3c3fcf
圖/本報資料庫

商傳媒|康語柔/綜合外電報導

根據《EurekAlert!》報導,美國 Stowers Institute for Medical Research 的科學家結合實驗結構生物學與人工智慧(AI)工具 AlphaFold2,揭示了蚜蟲體內一種名為 BICYCLE 蛋白質的共同結構藍圖。這項研究凸顯了人類觀察與創意思維在科學發現中的不可替代性,尤其在AI無法獨立解決的問題上扮演關鍵角色。

蚜蟲(一種以植物汁液為食的小昆蟲,常被農民視為害蟲)會將數百種神秘的 BICYCLE 蛋白質注入植物,以劫持植物基因組並建立蟲癭,供其後代居住和覓食。研究人員 David Stern 的團隊多年來致力於解析這些不尋常蛋白質的三維結構,因其與已知蛋白質均不相似,難以透過傳統方法識別其功能。

起初,研究團隊嘗試使用深度學習工具 AlphaFold2(一種能預測蛋白質三維結構的AI系統),但卻遭遇瓶頸。由於 BICYCLE 蛋白質演化速度極快,現有資料庫缺乏足夠的演化資訊,導致 AlphaFold2 無法正確預測其結構。這清楚呈現了AI在科學發現中的應用局限——當缺乏必要的背景資料時,AI難以單獨做出突破。

為解決此問題,研究團隊採取了關鍵的人為介入。他們從維吉尼亞州、西維吉尼亞州及日本採集了多種蚜蟲的近緣物種,並對其基因組進行定序,為 AlphaFold2 提供了先前缺失的演化背景資訊。有了這些額外數據的輔助,AlphaFold2 隨後成功預測了 BICYCLE 蛋白質的晶體結構,並與實驗解析結果吻合。

透過這種結合人為與AI的協作方法,研究人員在七種蚜蟲物種中,成功獲得了約 2,400 個高置信度的蛋白質結構預測,並發現所有 BICYCLE 蛋白質都共享一種「saposin-like fold」的結構摺疊方式。這項發現不僅揭示了蚜蟲控制植物的秘密機制,也為研究其他快速演化蛋白質提供了一套新的方法論,這些蛋白質在免疫反應、宿主-寄生蟲互動和農業領域都具有重要意義。

這項研究成果已於 2026 年 9 月 2 日刊登於《美國國家科學院院刊》。

參考來源

ebfcefea 5ea2 432c bb50 65fc1b3c3fcf