כשחוקרים הריצו כלי סיווג נפוץ, עם מאגר ברירת המחדל שלו, על דנ״א מ־1,969 דגימות קרקע מרחבי העולם, בממוצע 82.6% מהקטעים נשארו בלי זיהוי. את המספר הזה מפרסם צוות ישראלי במאמר שעלה לרשת ב־22 באוקטובר בכתב העת Nucleic Acids Research, ובאותו מאמר הוא מציג כלי חדש בשם BBERT, שמנסה לעשות את מה שספריות ההשוואה מתקשות בו: להבין אם קטע דנ״א קצר נראה כמו דנ״א של חיידק, גם כשאין לו שום קטע דומה במאגר.
החוקרים עצמם כותבים שהתוצאה של 82.6% אינה סבירה, ומסיקים שמאגר ברירת המחדל לא מתאים לניתוח קרקע. כלומר, המספר לא אומר שרוב האדמה מורכבת מיצורים לא מוכרים. הוא מראה כמה מעט אפשר לדעת על אדמה כשמשווים אותה רק למה שכבר נמצא בספרייה.
100 אותיות במקום ספרייה
כלים רבים מזהים קטע דנ״א בהשוואה לרצפים שכבר שמורים במאגרים. BBERT עובד אחרת: הוא מודל שפה שאומן על דפוסים בדנ״א של חיידקים, בערך כמו שמודל טקסט לומד איך נראה משפט. לפי המאמר, מספיקות לו 100 אותיות דנ״א כדי לענות על שלוש שאלות: האם הקטע נראה חיידקי, האם הוא מקודד חלק מחלבון, ומאיזו נקודה צריך להתחיל לקרוא אותו.
במבחני הביצועים שמפרסמים החוקרים, הכלי הבדיל בין דנ״א חיידקי ללא חיידקי בדיוק של כ־89.7%, לעומת 86.8%, 79.2% ו־72.6% בשלושה כלים שאליהם הושווה. בזיהוי קטעים מקודדים הוא הגיע לכ־88%, ובזיהוי נקודת הקריאה לכ־96%.
מאיפה מגיע החומר האפל
״חומר אפל״ הוא הכינוי של החוקרים בתחום לקטעי דנ״א שאין להם סיווג או תפקיד ידוע. ההנחה שקל להתפתות אליה היא שמדובר בעוד ועוד חיידקים שאיש לא הכיר. הממצא מסבך אותה: לפי המאמר, 69.7% מהקטעים שסווגו כחיידקיים קיבלו תפקיד ידוע, לעומת 35.3% בלבד מהקטעים שסווגו כלא חיידקיים. במילים אחרות, בחלק שאין לו הסבר יש ריכוז גבוה יותר של דנ״א שאינו חיידקי. לפי הודעת האוניברסיטה העברית, הדבר מרמז שלחומר האפל יש כמה מקורות, ולא רק חיידקים לא מוכרים.
מ־66 שעות ל־25
היתרון המעשי התגלה בשחזור גנומים. בתערובות מדומות של יצורים, סינון מקדים עם הכלי קיצר את העיבוד מכ־66 שעות לכ־25 שעות לדגימה. גם בדנ״א אמיתי מגבשושיות בשורשי קטניות בר, הבית של החיידקים שקושרים חנקן, זמן העיבוד הצטמצם בחצי, וצריכת הזיכרון ירדה מ־188 ל־82 ג׳יגה־בייט. לפי החוקרים, הכלי פועל גם על מחשב אישי עם כרטיס גרפי מתאים, והודגם אפילו על מחשב נייד, מה שעשוי לפתוח את הניתוח למעבדות בלי מערכי מחשוב גדולים.
המאמר מפנה לעבודה קודמת של חלק מהחוקרים על שיח הבר הים־תיכוני קידה שעירה. באותה עבודה, שעדיין לא עברה ביקורת עמיתים, נמצא שהתפקודים של כלל החיידקים בגבשושיות מנבאים טוב יותר את מצב הצמח מאשר החיידק המרכזי לבדו.
איפה הוא טועה
החוקרים מציינים גם מגבלות. הכלי מפספס חלק מהקטעים החיידקיים ומסווג לעיתים דנ״א אחר כחיידקי. כ־74% מהקטעים שמקורם בכלורופלסט, האברון שבו מתרחשת פוטוסינתזה, סווגו אצלו כחיידקיים, תוצאה שמשקפת את מוצאו החיידקי הקדום. הוא גם מתקשה להפריד בין חיידקים לארכאונים, ולכן החוקרים ממליצים על זהירות בסביבות שבהן הארכאונים נפוצים.
מה זה אומר לתושבי העמק
בראש העבודה עמדו ד״ר אמיר ארז ממכון רקח לפיזיקה וד״ר עמרי פינקל מהמחלקה למדעי הצמח והסביבה באוניברסיטה העברית. בין המחברים גם חוקר מהחוג למדעי המחשב באוניברסיטת חיפה וחוקר ממרכז המחקר נווה יער של מכון וולקני, ברמת ישי. המאמר לא מפרט ממצאים על קרקעות העמק ולא מציע המלצה לחקלאים, ואין בו בשורה מיידית לשדה. מה שיש בו הוא כלי מחקר, שהקוד שלו זמין לציבור, ושאמור להקל על הבנת מה שחי באדמה.
