L’intelligenza artificiale può fornire informazioni cruciali su come le complesse miscele di sostanze chimiche nei fiumi influenzano la vita acquatica, aprendo la strada a una migliore protezione ambientale.
Un nuovo approccio, sviluppato dai ricercatori dell’Università di Birmingham, dimostra come i metodi avanzati di intelligenza artificiale (AI) possano aiutare a identificare le sostanze chimiche potenzialmente dannose nei fiumi monitorando i loro effetti sulle minuscole pulci d’acqua (Daphnia).
Il team ha lavorato con scienziati del Centro di ricerca per le scienze ecoambientali (RCEES), in Cina, e del Centro Hemholtz per la ricerca ambientale (UFZ), in Germania, per analizzare campioni di acqua del sistema del fiume Chaobai vicino a Pechino. Questo sistema fluviale riceve inquinanti chimici da diverse fonti, tra cui agricole, domestiche e industriali.
Il professor John Colbourne è il direttore del Centro per la ricerca ambientale e la giustizia dell’Università di Birmingham e uno degli autori senior dello studio. Ha espresso ottimismo sul fatto che, basandosi su questi primi risultati, tale tecnologia possa un giorno essere utilizzata per monitorare regolarmente l’acqua per individuare sostanze tossiche che altrimenti non verrebbero rilevate.
Ha detto: “Esiste una vasta gamma di sostanze chimiche nell’ambiente. La sicurezza dell’acqua non può essere valutata una sostanza alla volta. Ora abbiamo i mezzi per monitorare la totalità delle sostanze chimiche presenti nell’acqua campionata dall’ambiente per scoprire quali sostanze sconosciute agiscono insieme” produrre tossicità per gli animali, compreso l’uomo”.
I risultati, pubblicati in Scienze e tecnologie ambientalirivelano che alcune miscele di sostanze chimiche possono lavorare insieme per influenzare importanti processi biologici negli organismi acquatici, che vengono misurati dai loro geni. Le combinazioni di queste sostanze chimiche creano rischi ambientali potenzialmente maggiori rispetto a quando le sostanze chimiche sono presenti singolarmente.
Il gruppo di ricerca ha utilizzato le pulci d’acqua (Daphnia) come organismi di prova nello studio perché questi minuscoli crostacei sono altamente sensibili ai cambiamenti della qualità dell’acqua e condividono molti geni con altre specie, rendendoli eccellenti indicatori di potenziali rischi ambientali.
“Il nostro approccio innovativo sfrutta la Daphnia come specie sentinella per scoprire potenziali sostanze tossiche nell’ambiente”, spiega il dottor Xiaojing Li, dell’Università di Birmingham (UoB) e autore principale di questo studio. “Utilizzando metodi di intelligenza artificiale, possiamo identificare quali sottoinsiemi di sostanze chimiche potrebbero essere particolarmente dannose per la vita acquatica, anche a basse concentrazioni che normalmente non solleverebbero preoccupazioni”.
Il dottor Jiarui Zhou, anch’egli dell’Università di Birmingham e co-primo autore dell’articolo, che ha guidato lo sviluppo degli algoritmi di intelligenza artificiale, ha dichiarato: “Il nostro approccio dimostra come metodi computazionali avanzati possano aiutare a risolvere sfide ambientali urgenti. Analizzando grandi quantità di dati biologici e chimici contemporaneamente, possiamo comprendere e prevedere meglio i rischi ambientali.”
La professoressa Luisa Orsini, un’altra autrice senior dello studio, ha aggiunto: “L’innovazione chiave dello studio risiede nel nostro approccio imparziale e basato sui dati per scoprire come concentrazioni di miscele chimiche rilevanti per l’ambiente possono causare danni. Ciò sfida l’ecotossicologia convenzionale e apre la strada a normative normative”. adozione della specie sentinella Daphnia, insieme a nuove metodologie di approccio.”
Il dottor Timothy Williams dell’Università di Birmingham e coautore dell’articolo ha inoltre osservato che: “In genere, gli studi di tossicologia acquatica utilizzano un’alta concentrazione di una singola sostanza chimica per determinare risposte biologiche dettagliate o determinano solo effetti apicali come mortalità e riproduzione alterata dopo esposizione a un campione ambientale Tuttavia, questo studio apre nuovi orizzonti permettendoci di identificare classi chiave di sostanze chimiche che influenzano gli organismi viventi all’interno di una vera miscela ambientale a concentrazione relativamente bassa e contemporaneamente caratterizzando i cambiamenti biomolecolari provocati”.
I risultati potrebbero contribuire a migliorare la protezione ambientale:
- Identificazione di combinazioni chimiche precedentemente sconosciute che comportano rischi per la vita acquatica
- Consentire un monitoraggio ambientale più completo
- Sostenere normative più informate per lo scarico di sostanze chimiche nei corsi d’acqua
Questa ricerca è stata finanziata dal Royal Society International Collaboration Award, dal programma di ricerca e innovazione Horizon 2020 dell’Unione Europea e dal programma Innovation People del Natural Environmental Research Council.
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com
