Os recentes avanços na inteligência artificial (IA) e nas tecnologias informáticas estão a mudar a forma como compreendemos as plantas e as suas interações com o ambiente. Estes progressos poderão ajudar os criadores a desenvolver culturas mais resistentes e a preparar os agricultores para um futuro de desafios crescentes. Com uma população mundial em crescimento e as pressões da degradação dos solos, das pragas, das doenças e das alterações climáticas, isto é crucial.
A situação atual :
Os algoritmos de IA não são novidade na ciência das plantas. Os robôs percorrem os campos, fotografam as plantas e utilizam métodos de aprendizagem profunda para detetar doenças e analisar as caraterísticas das plantas. Isto permite uma recolha de dados precisa e consistente na agricultura.
Mas as mais recentes ferramentas baseadas em IA vão ainda mais longe e permitem aos investigadores descodificar o complexo funcionamento interno da biologia das plantas.
A IA e as tecnologias informáticas abrem caminho a plantas mais resistentes
Um exemplo notável é o projeto AlphaFold da Google DeepMind, que aumentou a cobertura das proteínas das plantas para mais de 60 %, levando a uma compreensão mais profunda da biologia estrutural das plantas. Investigadores como Jake Harris, da Universidade de Cambridge, estão a utilizar esta tecnologia para compreender as modificações químicas do ADN das plantas que desempenham um papel nas respostas ao stress.
Outro projeto interessante é o desenvolvimento de um gémeo digital de uma macieira por Daniel Uyeh da Universidade Estatal do Michigan. Utilizando LiDAR, câmaras e outros sensores, estão a ser criados modelos digitais detalhados de árvores em diferentes condições. Isto permite aos agricultores simular as condições futuras do clima e dos campos e planear em conformidade.
Para além dos genes: solo, clima e cultivo
Os recentes avanços na IA estão a permitir aos cientistas das plantas olhar para além dos genes e das proteínas. Os investigadores da Universidade de Kentucky demonstraram que os algoritmos de aprendizagem automática podem prever a composição genética de uma videira a partir do microbioma do solo. Isto sugere que as plantas poderiam ser criadas para serem melhores hospedeiras de micróbios benéficos, o que poderia reduzir a quantidade de água ou produtos químicos necessários para o cultivo.
Novas tecnologias e suas implicações
A integração de tecnologias de sequenciação de ARN de célula única (scRNA-seq) na investigação sobre plantas é outro grande avanço. O método RevGel-seq, recentemente desenvolvido, permite uma preparação mais eficiente e flexível das amostras, possibilitando um conhecimento mais profundo da biologia celular das plantas. Esta técnica poderá ser fundamental para compreender melhor os mecanismos moleculares subjacentes às respostas das plantas a factores de stress ambiental.
Desafios e perspectivas futuras
Apesar dos progressos impressionantes, a integração da IA na biologia das plantas enfrenta desafios. Há falta de imagens digitalizadas de vários aspectos físicos das plantas e é difícil encontrar cientistas que entendam tanto de biologia como de informática. Além disso, as ciências vegetais não oferecem muitas vezes os salários e o financiamento disponíveis na investigação médica.
No entanto, os modelos de linguagem de grande dimensão (LLM) que alimentam os chatbots e outras ferramentas de IA oferecem um futuro promissor. Estes modelos poderão permitir descodificar a linguagem do ADN e das proteínas e compreender as interações de diferentes regiões do genoma.
Os últimos avanços nas tecnologias de IA e computacionais oferecem uma visão mais detalhada das plantas e das suas interações com o ambiente. Estas tecnologias têm o potencial de revolucionar a biologia das plantas, desenvolver culturas mais resistentes e ajudar os agricultores a prepararem-se para um futuro sob os desafios das alterações climáticas e de uma população mundial em crescimento. Embora ainda existam alguns desafios a ultrapassar, o futuro da agricultura com estas novas ferramentas é prometedor e excitante.
Para mais informações sobre os desenvolvimentos actuais em biologia vegetal e inteligência artificial, visite o Conferência Biologia Vegetal 2024(Biologia vegetal 2024).