# כלי בינה מלאכותית מהאוניברסיטה העברית מזהה DNA של חיידקים בקטעים זעירים מהקרקע

> חוקרים מהאוניברסיטה העברית פיתחו כלי בינה מלאכותית בשם BBERT. הכלי מזהה DNA של חיידקים בקטעים באורך 100 "אותיות" בלבד, בלי מאגר השוואה. בניסויים הוא קיצר את זמן שחזור הגנומים ביותר ממחצית.

- Canonical: https://www.hayadan.org.il/bbert-ai-bacterial-dna-soil
- Author: אבי בליזובסקי
- Published: 2026-11-09T19:45:00+02:00
- Modified: 2026-11-08T00:29:58+02:00
- Sections: בינה מלאכותית, חיידקים
- Topics: DNA, האוניברסיטה העברית, למידה עמוקה, מטא-גנומיקה, מיקרוביום, קרקע

## Article

חוקרים מהאוניברסיטה העברית פיתחו כלי בינה מלאכותית בשם BBERT. הכלי מזהה DNA של חיידקים בקטעים באורך 100 "אותיות" בלבד, בלי מאגר השוואה. בניסויים הוא קיצר את זמן שחזור הגנומים ביותר ממחצית. ד"ר אמיר ארז, ממובילי פיתוח BBERT. צילום: אנה איילת אפל (Anna Ayelet Eppel), באדיבות האוניברסיטה העברית הקרקע היא אחת הסביבות העשירות ביותר בחיים מיקרוסקופיים. כדי לחקור אותה, מדענים מפיקים את כל ה-DNA מדגימה אחת ומפענחים אותו בבת אחת. החוקרים מכנים את השיטה הזאת מטא-גנומיקה (metagenomics). אולם התוצאה אינה ספר מסודר. מכשירי הריצוף מחזירים מיליוני קטעי DNA קצרים בערבוביה. לכן החוקרים צריכים לברר תחילה מאיזה יצור הגיע כל קטע. ההודעה לעיתונות משווה זאת למיון ערימה ענקית של חלקי פאזל מפאזלים רבים ושונים. הכלים המקובלים משווים כל קטע למאגרים של גנומים מוכרים. עם זאת, חיידקים רבים בקרקע עדיין חסרים במאגרים האלה. כתוצאה מכך, הכלים האלה אינם מצליחים לסווג חלק גדול מהקטעים. ## איך מזהים DNA של חיידקים בלי מאגר השוואה את המחקר הובילו ד"ר אמיר ארז (Amir Erez) ממכון רקח לפיזיקה וד"ר עמרי פינקל (Omri M. Finkel). פינקל חוקר במחלקה למדעי הצמח והסביבה באוניברסיטה העברית. דמיטרי אלכין (Dmitry Alekhin), ד"ר משה אלון (Moshe Alon) וד"ר תומר סידי (Tomer Sidi) תרמו לעבודה במידה שווה. בנוסף, השתתפו בה חוקרים מאוניברסיטת חיפה וממכון וולקני של מינהל המחקר החקלאי. BBERT פועל בדומה למודלי שפה. מודלים כאלה לומדים דפוסים בטקסט, ו-BBERT לומד דפוסים ברצפי DNA של חיידקים. כלומר, הוא אינו מחפש התאמה לגנום מוכר. במקום זאת, הוא בוחן אם הקטע דומה בתחבירו ל-DNA חיידקי. הכלי משיב על שלוש שאלות. האם הקטע חיידקי? האם הוא מקודד לחלבון? והיכן מתחילה מסגרת הקריאה שלו? מסגרת הקריאה (reading frame) קובעת איך התא מתרגם את רצף ה-DNA לחלבון. ## דיוק גבוה וחיסכון בזמן חישוב לפי החוקרים, BBERT מבחין בין DNA חיידקי ללא-חיידקי בדיוק של כ-90%. בכך הוא עקף את כלי הלמידה העמוקה האחרים שהצוות בחן. הוא מזהה קטעים המקודדים לחלבון בדיוק של כ-88%. את מסגרת הקריאה הנכונה הוא מזהה בדיוק של כ-96%. החוקרים הפעילו את הכלי על 1,969 מאגרי DNA ציבוריים מדגימות קרקע. BBERT סיווג קטעים רבים שכלי השוואה נפוץ השאיר ללא סיווג. בנוסף, הצוות גילה ממצא מעניין. קטעים שהחוקרים לא הצליחו לקשר לתפקיד ידוע נטו יותר להיות לא-חיידקיים. לדבריהם, הממצא מרמז שה"חומר האפל" המיקרוביאלי מגיע מכמה מקורות, ולא רק מחיידקים לא מוכרים. הכלי חוסך גם זמן מחשב. בתערובות סימולציה של יצורים, סינון מוקדם עם BBERT האיץ את שחזור הגנומים. משך השחזור ירד מכ-66 שעות ל-25 שעות. זהו חיסכון של כ-60% לכל מאגר נתונים. במקביל, השיטה שמרה על כ-96% מהכיסוי של גנומי החיידקים. בדגימות מגבשושיות שורש של קטניות בר, הכלי קיצר את זמן השחזור בחצי. הוא גם הוריד את צריכת הזיכרון המרבית מ-188 ל-82 ג'יגה-בייט, וצמצם זיהום של הנתונים. עם זאת, הסינון גרם לאובדן של חלק מהמידע החיידקי. BBERT פועל על מחשב אישי עם כרטיס גרפי מתאים. הצוות אף הדגים אותו על מחשב נייד. לדברי החוקרים, הדבר עשוי להקל על מעבדות ללא מתקני מחשוב גדולים לנתח DNA סביבתי. ## המגבלות של הכלי החוקרים מציינים שהכלי אינו ממיין מושלם. הוא עלול להחמיץ חלק מקטעי ה-DNA החיידקיים, ולפעמים הוא מסווג DNA אחר כחיידקי. בנוסף, הוא עלול לבלבל בין DNA של כלורופלסטים לבין רצפים חיידקיים. הכלורופלסטים הם אברוני הפוטוסינתזה בתאי הצמח, ומקורם בחיידקים קדומים. הכלי מתקשה גם להבחין בין חיידקים לבין ארכאונים (archaea), קבוצה אחרת של יצורים חד-תאיים. לפי ההודעה, הכרת המגבלות האלה עוזרת לחוקרים להחליט מתי להשתמש בכלי. ## שאלות ותשובות ### מהי מטא-גנומיקה? זוהי שיטה שבה מפענחים את כל ה-DNA בדגימה סביבתית בבת אחת. כך החוקרים לומדים על קהילות שלמות של יצורים זעירים, בלי לגדל כל אחד מהם בנפרד. ### למה קשה לזהות DNA של חיידקים בקרקע? רוב הכלים משווים קטעי DNA למאגרים של גנומים מוכרים. אולם חיידקים רבים בקרקע חסרים במאגרים, ולכן הכלים אינם מזהים קטעים רבים. ### במה BBERT שונה מהכלים הקיימים? הוא לומד את "התחביר" של DNA חיידקי, בדומה למודל שפה. לכן הוא יכול לסווג קטע קצר גם כשאין לו התאמה במאגר. ### האם הכלי מושלם? לא. לדברי החוקרים, הוא מחמיץ חלק מהקטעים החיידקיים ומתבלבל לעיתים עם DNA של כלורופלסטים. כמו כן, הוא מתקשה להבחין בין חיידקים לארכאונים. ## המאמר המדעי [Fast and accurate taxonomic domain assignment of short metagenomic reads using BBERT](https://doi.org/10.1093/nar/gkag1002) – Nucleic Acids Research, 2026 ## עוד בנושא באתר הידען - [האם חיידקים יכולים לעזור לנו לשפר יבולים?](https://www.hayadan.org.il/can-bacteria-help-us-improve-crops-3009174) - [האם הרכב החיידקים סביב שורשי הצמח משפיע על הצמח?](https://www.hayadan.org.il/does-the-composition-of-the-bacteria-around-the-plant-roots-affect-the-plant-2305202) - [מנגנוני ההישרדות של חיידקי סופות האבק](https://www.hayadan.org.il/dust-storm-bacteria-biofilm-air-microbiome) - [70 מיליון שקל לתשתית ישראלית משותפת למודלי בינה מלאכותית ביולוגיים](https://www.hayadan.org.il/israel-biological-ai-infrastructure-ibfi-drug-discovery) - [חוקרים בטכניון פיתחו טכנולוגיה לקידוד ושחזור מידע ב-DNA](https://www.hayadan.org.il/new-read-write-abilities-to-dna-computer) מקור: [הודעת האוניברסיטה העברית בירושלים (EurekAlert!)](https://www.eurekalert.org/news-releases/1149686)

## שאלות ותשובות

### מהי מטא-גנומיקה?

זוהי שיטה שבה מפענחים את כל ה-DNA בדגימה סביבתית בבת אחת. כך החוקרים לומדים על קהילות שלמות של יצורים זעירים, בלי לגדל כל אחד מהם בנפרד.

### למה קשה לזהות DNA של חיידקים בקרקע?

רוב הכלים משווים קטעי DNA למאגרים של גנומים מוכרים. אולם חיידקים רבים בקרקע חסרים במאגרים, ולכן הכלים אינם מזהים קטעים רבים.

### במה BBERT שונה מהכלים הקיימים?

הוא לומד את "התחביר" של DNA חיידקי, בדומה למודל שפה. לכן הוא יכול לסווג קטע קצר גם כשאין לו התאמה במאגר.

### האם הכלי מושלם?

לא. לדברי החוקרים, הוא מחמיץ חלק מהקטעים החיידקיים ומתבלבל לעיתים עם DNA של כלורופלסטים. כמו כן, הוא מתקשה להבחין בין חיידקים לארכאונים.