La inteligencia artificial apunta dónde puede emerger un nuevo coronavirus

Centenares de mamíferos albergan al menos un coronavirus y algunos varias decenas. En los últimos años se ha secuenciado el genoma de decenas de variantes del patógeno. Ahora, un sistema de aprendizaje de máquinas (machine learning, en inglés) ha conectado los puntos entre ambos conjuntos de datos para estimar dónde puede emerger la próxima amenaza. Este sistema de inteligencia artificial ha detectado las especies con mayor riesgo y ha descubierto otras que los humanos habían pasado por alto.

“Un nuevo coronavirus puede surgir cuando dos cepas diferentes coinfectan a un animal, lo que hace que el material genético viral se recombine”, dice la investigadora del Instituto de Infecciones y Salud Global de la Universidad de Liverpool (Reino Unido) y principal autora del diseño de este sistema de inteligencia artificial Maya Wardeh. La recombinación genética es un proceso biológico en el que parte de un material genético de un organismo (de la misma u otra especie) se une al de otro. En los virus es uno de sus mecanismos básicos de evolución. Aunque no está confirmado, el SARS-CoV-2 podría ser el resultado de un evento de este tipo entre dos coronavirus anteriores, uno al menos propio de una especie de murciélagos. Sin esta recombinación, es improbable que un virus de un animal salte a los humanos, lo que se conoce como zoonosis.

Lo que han hecho Wardeh y sus colegas ha sido recopilar los mamíferos que se sabe son huésped de al menos un coronavirus. Han contabilizado 876 especies. Alimentaron su aprendizaje de máquinas con la ecología y hábitats estos animales y las relaciones filogenéticas (de parentesco) entre una huésped y otras especies cercanas. Por otro lado, incluyeron 411 coronavirus (entre ellos decenas de cepas) cuya información genética se conoce. A esto sumaron la estructura física de cada genoma o la frecuencia de las combinaciones de bases (las letras del ADN o el ARN). “Por último, también usamos la red de conexiones entre coronavirus conocidos y sus anfitriones conocidos, y esto nos permitió encontrar el último lado del rompecabezas: las conexiones complejas que ya existen entre coronavirus y mamíferos”, detalla Wardeh en un correo.

Sus resultados, publicados en Nature Communications, sugieren que hay al menos 11 veces más asociaciones entre especies de mamíferos y cepas de coronavirus de las que se han observado hasta la fecha. Además, estiman que hay 40 veces más especies de mamíferos que pueden infectarse con un conjunto diverso de cepas de coronavirus de lo que se conocía anteriormente. De media, cada coronavirus de los secuenciados (especies o cepas diferentes) podría colarse en 12,5 especies de mamíferos si se dieran las condiciones.

A la civeta de las palmeras se le conocían seis coronavirus, pero el aprendizaje de máquinas estima que podría ser huésped de hasta 32 de estos patógenos

El trabajo es un ejercicio teórico, pero predijo la práctica totalidad de conexiones ya conocidas entre uno o varios coronavirus y sus huéspedes, lo que refuerza el hallazgo de otras vinculaciones desconocidas hasta ahora. Por ejemplo, esta inteligencia artificial adjudicó a la civeta de las palmeras seis coronavirus, algo que ya se sabía. Pero también señaló que podría albergar hasta 32 de estos patógenos. Y cuantos más coronavirus juntos, mayor riesgo de recombinación genética. De hecho, este carnívoro civérrido del sur y sureste asiático fue probablemente el animal intermedio desde que el SARS de 2003 saltó a los humanos.

Como los humanos, este sistema de inteligencia artificial encuentra una acumulación de conexiones en los murciélagos. Es entre los quirópteros donde la posibilidad de recombinación genética es de las más elevadas, seguidos de lejos por roedores y carnívoros. El murciélago grande de herradura (que ilustra este artículo) es un reconocido reservorio del primer SARS y, según las máquinas, sería susceptible a 68 otros coronavirus, entre ellos el causante de la actual pandemia, frente a los solo seis que se le conocían.

“Dado que los coronavirus con frecuencia experimentan recombinación cuando coinfectan a un huésped y que el SARS-CoV-2 es altamente infeccioso para los humanos, la amenaza más inmediata para la salud pública es la recombinación de otros coronavirus con el SARS-CoV-2”, dice en una nota el doctor Marcus Blagrove, coautor de estudio y también de la Universidad de Liverpool.

Wardeh aclara que su trabajo no se ha adentrado en el último paso para que un virus animal degenere en una zoonosis: el salto a los humanos. “Si bien nuestros modelos incluyeron datos de los humanos, tuvimos mucho cuidado en no interpretarlos debido al sesgo de investigación: estudiamos a humanos y animales domesticados mucho más que a otras especies animales, esto significa que nuestros modelos pueden sobrestimar el potencial de recombinación de los coronavirus en estos mamíferos”, detalla.

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