KI SpotlightNewsML-Modell findet sieben Bienen-Repellents nach Screening von über 50 Millionen Verbindungen
Ein maschinelles Lernmodell sagt aversive Geruchsstoffe für Honigbienen voraus und wird im Feld bestätigt.
Mit KI erstellt◆ Fakten auf einen Blick
- Die Studie verwendet ein maschinelles Lernmodell, um aversive Valenz aus chemischer Struktur vorherzusagen, basierend auf veröffentlichten olfaktorischen Verhaltensdaten bei Honigbienen.
- Das Modell wurde durch artspezifische Verhaltensdaten für Honigbienen und Drosophila verfeinert.
- Das verbesserte zweite Modell screenete einen chemischen Raum von über 50 Millionen Verbindungen und identifizierte über 130 Repellent-Kandidaten.
- Laborvalidierung mit Honigbienen zeigte hohen Vorhersageerfolg.
- Feldtests mit den Top-7-Kandidaten bei frei futtersuchenden Honigbienen bestätigten starke Repellenz.
- Die Studie sagt eine hohe Wahrscheinlichkeit voraus, Bienen von pestizidbehandelten Pflanzen fernzuhalten.
ML-Modell sagt Bienen-Repellents aus chemischer Struktur voraus
Das Modell nutzt überwachtes Lernen: Aus den chemischen Strukturen der Geruchsstoffe werden molekulare Deskriptoren als Eingabemerkmale extrahiert, und die Zielvariable ist die in veröffentlichten olfaktorischen Verhaltensdaten gemessene aversive Valenz. Durch iteratives Training lernt das Modell eine Funktion, die Strukturmerkmale auf Abwehrverhalten abbildet. Zur artspezifischen Verfeinerung werden erste vorhergesagte Repellents in Verhaltenstests mit Honigbienen und Drosophila geprüft; die resultierenden artspezifischen Verhaltensdaten fließen als zusätzliche Trainingsbeispiele in ein verbessertes zweites Modell ein. Dieses screenete über 50 Millionen Verbindungen und identifizierte anhand der vorhergesagten aversiven Valenz über 130 Kandidaten. Geleitet von Anandasankar Ray (Experte für olfaktorisches Verhalten), mit Entomologe Boris Baer.
Sieben Kandidaten im Feld als stark repellent bestätigt
Die Laborvalidierung bestand aus Verhaltenstests, bei denen Honigbienen zwischen behandelten und unbehandelten Reizen wählen konnten; die konsistente Meidung der vorhergesagten Verbindungen wurde als hoher Vorhersageerfolg gewertet. Im Feldversuch mit frei futtersuchenden Honigbienen wurden die Top-7-Kandidaten in einem Wahl-Assay getestet; starke Repellenz wurde anhand der deutlichen Meidung behandelter Bereiche im Vergleich zu Kontrollen bestätigt. Die hohe Wahrscheinlichkeit, Bienen von pestizidbehandelten Pflanzen fernzuhalten, basiert auf dieser bestätigten starken Repellenz der Top-7-Kandidaten und der vom Modell vorhergesagten aversiven Valenz.
