A inteligência artificial, ao combinar dados genéticos, ambientais e modelagem preditiva, oferece uma nova maneira de resolver este problema. Para explicar a evolução da vida na Terra, os especialistas baseiam-se principalmente no registo fóssil. Estas últimas, porém, apresentam vieses intrínsecos, pois favorecem espécies de grande porte ou com estruturas ósseas densas, mais bem preservadas ao longo do tempo.
Milhares de histórias evolutivas simuladas
Além disso, certos eventos geológicos ou climáticos, como as eras glaciais, comprometem a fossilização. “Com os métodos tradicionais, é difícil obter uma representação precisa da verdadeira diversidade, especialmente em áreas pouco exploradas, enquanto algumas regiões como a América do Norte e a Europa estão sobrerrepresentadas “, sublinha Rebecca Cooper, membro do Instituto Suíço de Bioinformática (SIB).
O investigador desenvolveu assim o software DeepDive, concebido para estabelecer novas estimativas da paleodiversidade e assim revelar modelos de formas de vida desconhecidas. Como as muitas espécies de elefantes que desapareceram sem deixar vestígios e viveram há apenas 15 milhões de anos. Com o DeepDive, a IA, pela primeira vez, não é usada para digerir grandes quantidades de dados, mas para criá-los onde eles não existem.
Porém, o programa deve ser alimentado e treinado. Assim, o software combina milhares de histórias evolutivas simuladas, filtros baseados em registros fósseis reais e um modelo de aprendizagem profunda que se baseia em redes neurais recorrentes com memória de longo prazo. O objetivo é “gerar fósseis em períodos ou regiões onde faltam dados e, assim, reconstruir a diversidade biológica do passado “, explica o cientista.
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Dois grandes períodos de extinção estudados
Os resultados dos primeiros testes confirmam o que os paleontólogos já sabiam: muito mais espécies viviam na Terra do que sugerem os vestígios descobertos. O DeepDive também permitiu estudar dois grandes períodos de extinção: o do final do Permiano, há 252 milhões de anos, e o que ocorreu no final do Triássico, há 201,3 milhões de anos. Surpresa: embora o primeiro seja geralmente considerado o mais dramático, o software coloca o oposto: 58 a 24% dos géneros desapareceram no Permiano, em comparação com até 66% no Triássico.
Já acessível gratuitamente aos cientistas, o DeepDive ainda está longe de estar completamente concluído. Embora tenha em conta factores como a dispersão e a adaptabilidade dos seres vivos, ainda não pode avaliar as complexas interacções que existem entre as espécies, tais como a competição ou as relações de predação. No entanto, já parece suficientemente estabelecido para revelar tendências globais na biodiversidade que são muitas vezes invisíveis com métodos convencionais.
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Além da sua capacidade de reconstruir ecossistemas antigos, o DeepDive oferece uma nova solução para estudar a atual crise climática. “Os modelos utilizados para prever a evolução futura da biodiversidade baseiam-se no registo fóssil para calibrar as suas respostas, sublinha o pesquisador. Se conseguirmos refinar as estimativas anteriores da biodiversidade, esta calibração pode ser melhorada. “
No entanto, a maioria das espécies atualmente ameaçadas de extinção deve-se à exploração ou à redução da sua área de habitat. Muitos fatores antropogênicos que “não têm equivalente no passado evolutivo “. Mas, também aqui, o software pode ser usado “quantificar a real extensão das extinções de espécies recentes cujo desaparecimento é atribuível ao homem “Olhando para trás, o DeepDive pode muito bem tornar-se uma ferramenta essencial para preservar o futuro.
Para onde foram os elefantes?
A DeepDive analisou o grupo proboscídeo, que inclui elefantes e espécies relacionadas, como os mamutes, cujos primeiros representantes datam do Paleoceno, há cerca de 60 milhões de anos. Inicialmente, a sua diversidade era baixa e aumentou gradualmente para acelerar com a expansão para fora de África, graças à formação de uma ponte terrestre entre este continente e a Ásia. A diversidade proboscídica atingiu o pico após o ótimo climático do Mioceno (17 a 15 milhões de anos atrás), com 37 a 75 espécies presentes que compartilharam o espaço de acordo com suas preferências ecológicas, antes de diminuir gradualmente. Hoje, com apenas três representantes, este grupo sofreu uma redução drástica que ilustra uma extinção em massa muito maior do que os métodos clássicos sugeriam.
