Lindos pero vulnerables: Científicos utilizan drones, la nube e IA para proteger a los cuocas en Australia

Los cuocas de la Isla Rottnest brincan y crían a sus bebés en bolsas – como si fueran pequeños canguros. Tienen mejillas regordetas, orejas puntiagudas, grandes ojos café, y pequeñas bocas que siempre parecen sonreír. En lo que concierne a estas pequeñas criaturas peludas, tienen un verdadero poder de estrellas.

Pero ser super lindos no significa que estén a salvo.

La Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza (ICUN, por sus siglas en inglés) ha clasificado al cuoca como “vulnerable” en su Lista Roja de 28 mil especies amenazadas con la extinción.

Los científicos quieren saber más sobre estos animales y han volteado hacia las tecnologías digitales para ayudar a descubrirlo. Su foco inicial está en Rottnest, una pequeña isla justo fuera de la costa de Perth, la capital estatal de Australia Occidental.

Es uno de los pocos lugares donde los cuocas están bien. Pero a diferencia de cientos de miles de viajeros que van ahí cada año, los investigadores no van ahí a tomarse selfies con los amigables marsupiales del tamaño de un gato.

En su lugar, van tras las “heces” del cuoca – un término biológico amable para sus excrementos. Para ser más precisos, ellos quieren estudiar el ADN que contienen esos excrementos.

De manera reciente, Microsoft otorgó un AI for Earth Compute Grant a la Universidad de Australia Occidental (UWA, por sus siglas en inglés) para estudiar a los cuocas con nuevos métodos que pudieran acelerar la investigación sobre otras especies amenazadas y en peligro alrededor del mundo.

El equipo de la UWA planea probar un programa para monitorear especies en riesgo en maneras más rápidas y baratas a través de “drones de heces” diseños de manera específica junto con cómputo en la nube de alto poder.

“Un dron de heces tiene una pequeña sonda unida a él para el análisis de ADN. Puede ir y buscar muestras de heces alrededor de la isla, y las analiza para nosotros en tiempo real”, comentó Parwinder Kaur, profesora asociado de la UWA, quien lidera la investigación. Esta información inicial puede ser después secuenciada y analizada en la nube con la ayuda del aprendizaje automático y la inteligencia artificial.

El proyecto cuoca es parte de una iniciativa de DNA Zoo, una organización global compuesta por más de 55 colaboradores en ocho países. Su objetivo es utilizar nuevas tecnologías digitales y rigor científico para facilitar los esfuerzos en conservación para ayudar a frenar, y tal vez un día, detener las tasas de extinción alrededor del mundo.

Las Naciones Unidas estiman que alrededor de 1 millón de especies animales y de plantas están ahora en riesgo de desaparecer. Los científicos quieren prevenir esa catástrofe a través de entender mejor las complejas fuerzas que impulsan las extinciones. Para hacerlo, requieren muchos datos. E igual de importante, necesitan maneras de procesar y analizar esos datos en una escala masiva.

“Es un clásico desafío de big data”, explicó la doctora Kaur, quien también es directora del nodo australiano de DNA Zoo. “El genoma de un solo mamífero puede alcanzar los 3.2 gigabytes (GB).

“Para entender al genoma de manera adecuada, necesita ser leído 50 veces – lo que crea un desafío de 172 GB de datos para un solo animal. Multipliquen ese desafío a través de poblaciones enteras de especies amenazadas y la escala del cómputo y el problema del análisis es claro.

“Al utilizar el poder del super cómputo y también la nube de Microsoft, inteligencia artificial, y aprendizaje automático, esperamos automatizar y acelerar los ensamblajes y análisis subsecuentes”.

Con su subvención de parte de AI for Earth, DNA Zoo utilizará la nube para democratizar los ensamblajes del genoma a nivel mundial. También presentará información de valor para ayudar a proteger y preservar especies que ahora están en riesgo.

Es importante destacar que los datos recolectados a través del programa DNA Zoo son de código abierto. Cuando son compartidas con otras colecciones de datos de código abierto, el aprendizaje automático puede buscar patrones que, en retorno, puedan revelar nueva información de valor sobre la salud y condición de las poblaciones de especies.

Esta clase de comparación genómica significa que los científicos pueden estudiar el ADN de las especies o población amenazada junto con aquellas que parecen prosperar en el mismo hábitat o en uno similar. En última instancia, esto ayudará a los investigadores a aprender más sobre cómo disminuir o revertir el declive de la población.

Entre otras cosas, los investigadores buscarán pistas genéticas que pudieran ayudar a explicar por qué los cuocas prosperan en Rottnest pero batallan en Australia Occidental continental, a sólo 22 kilómetros de distancia.

Antes de que los europeos comenzaran a asentarse en esta parte de Australia hace menos de dos siglos, los cuocas eran comunes en el extremo inferior del estado. Pero las poblaciones continentales actuales han disminuido de manera importante. La especie ahora existe sólo en pequeñas ubicaciones continentales dispersas y en dos islas costeras, incluida Rottnest, en donde están fuera del alcance de los peligros, como depredadores introducidos, como gatos salvajes, perros, y zorros, así como la perdida de hábitat debido a la urbanización y la agricultura.

Michelle Reynolds, directora ejecutiva de la Autoridad de la Isla Rottnest, comenta que la población de cuocas en la isla es un objetivo de conservación muy querido. “Damos la bienvenida al soporte de Microsoft, DNA Zoo, y UWA que sumarán a nuestro conocimiento sobre el cuoca en garantizar su supervivencia continua”, mencionó.

Estudiar a los cuoca es sólo el inicio para DNA Zoo Australia, que planea enfocar sus esfuerzos en los 40 principales mamíferos amenazados en el país.

“En los últimos 200 años, hemos perdido más de 30 especies”, comentó la doctora Kaur. “Es crítico que actuemos ahora y unamos esfuerzos con las iniciativas globales en las que podamos impulsar a nuestras especies australianas únicas a nivel genético y de desarrollo con recursos genómicos”.

Jennifer Marsman, ingeniera principal en el programa AI for Earth en Microsoft, argumenta que “preservar la biodiversidad es uno de los desafíos más importantes que los científicos enfrentan en la actualidad”.

“Al poner la IA en las manos de investigadores y organizaciones, podemos utilizar importante información de valor a partir de los datos para ayudar a resolver importantes problemas relacionados con el agua, la agricultura, la biodiversidad, y el cambio climático”, mencionó Marsman.

“AI for Earth es más que sólo subvenciones. Microsoft ayuda a llevar soluciones transformadoras a escala comercial y ofrecer soluciones API de código abierto para ayudar a las organizaciones en todas partes a incrementar su impacto”.