Изучение ДНК пищи поможет сделать ее более здоровой и полезной

Что может быть важнее для жизни, нежели пища? Безопасная пища. По данным статистики, один из шести человек страдает от болезней пищевого происхождения

Что может быть важнее для жизни, нежели пища? Безопасная пища. По данным статистики, один из шести человек страдает от болезней пищевого происхождения. Эти болезни приводят к госпитализации, смерти и проблемам иного характера. Пища должна быть лучше. Но провести каждый кусочек еды через цепочку поставок так, чтобы пища осталась нетронутой, весьма непросто. Некоторые пищевые компании проверяют свои ингредиенты перед приготовлением и упаковкой, но нет никакого способа проверить их на наличие неизвестных патогенов или примесей, которые могут вызвать загрязнение. А поскольку цепочки поставок постоянно расширяются, проблемы только увеличиваются.

Возможно, этому найдут решение. Новый совместный проект IBM Research и Mars Incorporated под названием Sequencing the Food Supply Chain Consortium ставит перед собой задачу повышения безопасности пищевых продуктов. Ученые из обеих организаций будут использовать достижения в области геномики и аналитики, пытаясь углубить наше понимание того, что делает продукты питания безопасными.

Исследователи проведут крупнейшее в истории метагеномическое изучение нашей еды, секвенируют ДНК и РНК популярных продуктов, чтобы определить, какие их элементы сохраняют пищу здоровой, а какие микроорганизмы и другие факторы портят ее. Ученые будут изучать все, «от фермы до вилки», рассматривая пищу на всех этапах цепи поставок.

Очевидно, в ходе своих исследований ученые насобирают огромное количество разнообразных данных, в которых им помогут разобраться новейшие алгоритмы машинного обучения и области искусственного интеллекта.

Основы исследования

«Мы хотим понять основу ингредиентов здоровой пищи, от верха до низа цепочки поставок, включая то, что делает биохимию здоровой, — говорит Джеймс Кауфман, менеджер по общественному здравоохранению в IBM Research. — Если вы поймете, как выглядит здоровый и нормальный микробиом, вы сможете выяснить некоторые вещи о том, как этот микробиом будет реагировать на неизвестное».

По сути, ученые надеются раскрыть, какое сочетание микробов делает пищевые ингредиенты безопасными и какие факторы влияют на структуру этих микробных сообществ, включая выход на новые патогенные организмы и другие примеси, которые еще не были обнаружены. Именно эти неизвестные переменные могут в конечном итоге делать пищу несъедобной, будь то эволюция новых организмов, плохая попытка сделать лучшую еду или даже преднамеренный акт терроризма.

Чтобы достичь своей цели, ученые приступают к массовым экспериментам по секвенированию ДНК и РНК основных пищевых ингредиентов в различных средах. Для начала они изучат мясо домашней птицы, мясо рыбы, яичный порошок и молотую кукурузу и отследят их путь в экосистеме заводов, в цепочке поставок и даже зависимость от погодных условий.

Извилина

Используя вычислительную извилину в лаборатории THINKLab при IBM — которая включает более 500 вычислительных узлов и может быть расширена по мере необходимости — ученые запустят секвенсоры на несколько недель, чтобы определить необходимую глубину охвата. Как говорит Кауфман, хотя ученые уже знают, какие ингредиенты они секвенируют, каким будет разнообразие этого списка — пока неизвестно.

Помимо глубокого секвенирования пищи, ученые планируют раскрыть некоторые ингредиенты примесей параллельно с главным курсом исследования. Тогда они смогут убедиться, работает ли их система.

Задача ученых куда сложнее, чем вы могли бы подумать. По данным ООН, к 2050 году нам придется увеличить поставки продовольствия на 70%, чтобы накормить дополнительные 2,3 миллиарда человек. Другими словами, у нас будет на треть больше ртов. И это будет означать, что Кауфман и его команда должны будут проанализировать гораздо более сложную пищевую цепочку.

Кауфман осознает размеры этой проблемы. И они делают ее еще привлекательнее: «Это в общих интересах ­— сделать еду и пищевые поставки безопаснее».