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在没有胚胎体外培育技术的时代,一头良种母牛自然繁育,一生最多产下八九头小牛。体外胚胎生产技术的出现,打破了自然繁育的枷锁,能够把一头优质母牛的优良基因,复制扩散到几十头后代身上。奶牛育种,由此从被动等待母牛产仔,转向实验室制造胚胎。但这套技术链条,过去完全被人的肉眼与双手所限制。
卵母细胞的品质直接决定胚胎最终发育质量。传统方式下,胚胎师依靠白光显微镜,观察细胞清晰度、卵丘细胞包裹丰富度、细胞透光度,将卵母细胞划分为A、B、C、D四个等级。优劣两极的样本很容易分辨,但大量样本处于模糊的灰色区间。比如,A减与B加这类临近等级,十位专家评判,往往会得出十种不同结果。主观经验带来的判断偏差,会直接造成优质卵母细胞被误判舍弃,浪费宝贵的良种资源。
人的主观判断存在边界,人工智能却可以从海量图片中提炼客观特征。科研团队集合国内头部牧业企业资深胚胎师,完成数万张卵母细胞图像标注,作为AI的学习素材。人类只能给出综合评级,算法却可以拆解出二三十项独立特征向量完成逐项打分,还可以结合红外、光谱技术,捕捉人眼完全看不见的细胞细节。AI 把原本4级分类拓展为7个精细等级,评价体系更加细密。
比如,同样一盘卵母细胞,人工筛选出10枚可用样本,AI可以筛选出15枚,大量曾经被人眼错过的优质细胞得以保留。
仅仅会看图评级还远远不够。育种需要实体操作微观细胞,科研人员还研发出比发丝还要细千分之一的微纳灵巧手。依托AI,这套纳米探针可以完成细胞拾取、基因编辑、卵母细胞筛选、克隆等复杂微观作业。AI的价值,一方面是替代人类完成繁重重复的显微工作;另一方面可以突破人体生理极限,实现人力无法达成的精细操作。
监 制
光明网科普事业部
科学审核
陈晓骅 李 炳 杨量景
记 者
宋雅娟 肖春芳 田新宇
编 导
肖春芳 宋雅娟 田新宇 霍宇晗(实习)
联合出品
中国科协科普部
光明网
