Играйте подпомагайки напредъка в генетичните изследвания

В днешния свят компютрите, както големите, така и малките, произвеждат огромни обеми данни за рекордно кратко време – на стойност милиони трилиони байтове. Това е толкова много информация, че изследователите не могат да анализират правилно всички произведени данни, а претоварването също може да накара компютрите да правят грешки. Ето защо изследователите все по-често се обръщат към „граждански учени“ – граждани, които са готови да участват като доброволци, за да им помогнат да осмислят данни, когато компютрите не могат.

Чрез „науката за гражданите“ изследователите ангажират обществеността в събирането и анализа на научни данни. Играейки различни проекти, учените могат да поддържат доброволци ангажирани и да се забавляват, докато работят.

Помогнете за подравняване на ДНК последователностите 

Phylo позволява на хората да помагат за коригиране на грешки при подравняване на последователности.
Снимка: National Center for Biotechnology Information

Ето защо изследователите от университета McGill в Монреал създадоха научна игра за граждани, наречена Phylo през 2010 г., за да разрешат несъответствията в компютърния анализ. В тази игра хората сравняват ДНК последователности от 44 вида гръбначни животни, за да открият грешките на компютърната програма, която обикновено се използва за подравняване на ДНК последователностите.

ДНК съдържа информация, за да създаде всички молекули, необходими за функционирането на живото тяло. Но ДНК е дълга молекула, което затруднява намирането на области на сходство между организмите, така че учените обикновено се обръщат за помощ към програма за подреждане на последователността. Колкото и полезна да е тази програма, тя може да създаде несъответствия в изравняванията на последователностите, които могат да бъдат разрешени само от хора, които преглеждат данните.

Компютърният учен, Джером Валдиспул, бързо осъзна, че подравняването на ДНК последователностите е трудна задача и компютърът не може да се справи сам. И освен очевидната нужда от човешка помощ, Валдиспул като цяло вярва, че геймифициращите научни проекти за граждани могат да „овластят хората, като им покажат, че са способни да правят неща, които мислят, че не са възможни“.

И така, през 2009 г., когато Валдиспул става преподавател в университета Макгил, той започва да работи върху Phylo. Играта стартира през ноември 2010 г. и оттогава повече от 350 000 души са участвали в Phylo и са намерили около 1,5 милиона решения за несъответствия в подравняването на ДНК последователностите. Десетилетие по-късно проектът все още е активен, но постепенно става все по-образователен инструмент, казва Валдиспул.

В играта участниците подреждат последователности от фигури, които са в различни цветове. Чрез ръчно подравняване на последователностите участниците могат да поправят грешки, които компютърната програма може да е допуснала. Чрез коригиране на грешките участниците помагат при сравняването на геномни последователности на различни видове гръбначни животни, откриване на еволюционни връзки между организмите и разбиране на това, как гените функционират заедно.

Разбиране на човешките черва

Colony B може да се играе на мобилно устройство и предлага лежерен начин да допринесе за научни изследвания.
Снимка: Citizen Science Games

Подобно на Phylo , Colony B също започва като решение на проблем. В този случай проблемът e в клъстерирането – или групирането на точките от данни в отделни, смислени категории. Нито един специфичен метод не може да използва машина, за да предскаже кога и защо възниква групирането, така че отново е необходима човешка помощ.

Същите изследователи от университета McGill, които създават Phylo, разработват Colony B , но този път в сътрудничество с други две научни усилия за гражданите: American Gut Project от Калифорнийския университет в Сан Диего и Massive Multiplayer Online Science, платформа, свързваща науката и игрите.

За да развият Colony B, хора от цял ​​свят изпращат своите фекални проби до UCSD за анализ. От пробите изследователите идентифицираха всички различни микроби, присъстващи в човешките черва, и ги гемифицираха, за да създадат Colony B, отваряйки вратата за гражданските учени.

В играта играчите групират купчини бактерии. Колкото по-бързо правят това, толкова повече точки получават. Всяка частица в клъстера представлява данни за чревния микробиом на един човек, а клъстерирането позволява на изследователите да групират хора с подобни данни за чревния микробиом. Тъй като микробите в нашите чревни микробиоми се влияят от нашите навици и здраве, изследователите се надяват, че могат да използват групирането, за да открият, кои специфични навици водят до определени микроби, причиняващи здравословни проблеми.

Colony B все още е активен изследователски проект и чрез тази онлайн игра изследователите се надяват да получат по-добро разбиране за това, как изборът на начин на живот влияе върху нашето здраве, чрез микробиома.

Помощ при изследване на микробиоми

Borderlands Science позволява на хората да допринасят за изследвания върху микробиома на човешките черва, като решават пъзели.
Снимка: Gearbox and Borderlands

Borderlands Science е малко по-различен проект за научни игри за граждани. Не е толкова очевидно, че играчите помагат на учените, докато събират оръжия и стрелят по враговете си, но играта все пак е създадена за събиране на данни, които учените да анализират. Въпреки това, за разлика от други научни игри за граждани, Borderlands Science съществува в рамките на вече съществуващия популярен франчайз за видеоигри, Borderlands .

Атила Сантнер, изследователският партньор на Waldispuhl и основателят на Massive Multiplayer Online Science, започва да работи с „науката за гражданите“ преди около пет години. „Дойдохме с идеята да вземем микрозадачи за граждански науки и да ги интегрираме с вече съществуващите видеоигри, като безпроблемно игрово изживяване“, казва Сантнер.

Хората обичат да играят и да помагат в научните изследвания, но се установява, че много от научните задачи на гражданите са скучни и повтарящи се, казва Сантнер. Неговото решение?! Добавяне на забавни аспекти на игрите. „Успяхме да добавим малко магия към игровия дизайн“, казва Сантнер. „И това кара хората да изпълняват тези неща доброволно, щастливо и неуморно.“

Отнема пет години работа, преди екипът да може да стартира своя научен проект за гражданите в рамките на играта Borderlands 3 , но цялата им упорита работа се отплаща. Когато Borderlands 3 е пусната през 2019 г., тя продава пет милиона копия през първите пет дни от пускането си и осем милиона до края на същата година. 

„Успяхме да създадем наистина интересен уникален проект, много приятна мини-игра във вселената на Borderlands“, казва Сантнер.

Borderlands се фокусира върху откриването на нова планета, наречена Пандора. Светът е богат на минерали и корпорациите изпращат кораби на колонии с хора, за да ги прибират. Играчите могат да играят играта като „Ловци на трезори“ и да изпълняват куестове, които им позволяват да изследват Пандора и да печелят валута в играта.

Подобно на Colony B , учените секвенират ДНК от фекални проби от хора, за да създадат тази игра. След това ДНК последователностите са разделени като пъзел, който може да бъде решен от геймърите.

В рамките на вселената Borderlands 3 играчите могат да изследват „лазарета на доктор Танис“ и да намерят аркадна игра Borderlands Science. След това те организират различни плочки в мини-играта в правилните им редове въз основа на цвета. Попълвайки ниво, те намират съвпадения в ДНК последователностите от чревния микробиом.

Изглежда просто забавление, но играчите всъщност предоставят данни за човешкия микробиом и помагат на изследователите да разберат кои фактори влияят върху червата и водят до специфични здравословни състояния.

Понякога допринасянето за пробиви в науката може да бъде точно толкова просто, колкото да играете игра.