تشبه المجتمعات الميكروبية أوركسترا صاخبة: آلاف الآلات، ولا يتضح من يعزف اللحن الرئيسي. في الأمعاء أو المحيط أو التربة تعيش ملايين الأنواع من البكتيريا، ويحتاج العلماء إلى معرفة أي منها مهم حقًا لصحة الإنسان أو خصوبة الأرض.

النهج الجديد يعمل مثل فرز ذكي للغسيل. بدلاً من ترتيب كل قطعة على حدة، تجد الخوارزمية تلقائيًا المجموعات المتشابهة — مثل كل الجوارب أو كل القمصان. هنا بدلاً من الملابس، لدينا ميكروبات، وبدلاً من اللون والحجم، لدينا جيناتها ووظائفها. تقوم خوارزمية تعتمد على الشبكات العصبية بتجميع الميكروبات حسب ما تفعله: من يفكك العناصر الغذائية، ومن يفرز الفيتامينات، ومن يحمي من البكتيريا الضارة.

في التربة، ميزت الخوارزمية مجموعتين فقط من بين 4400 نوع من البكتيريا، دخلت في نموذج رياضي لمعالجة النيتروجين. واتضح أن هاتين المجموعتين تستجيبان بشكل مختلف للتغيرات البيئية — مثل إضافة الأسمدة. وهذا يسمح بالتنبؤ بكيفية استجابة التربة للتدخل البشري.

هذا النهج لا يشرح فقط كيفية تنظيم المجتمعات الميكروبية، بل يساعد أيضًا في اكتشاف الآليات الجزيئية للصحة والمرض. بدلاً من دراسة آلاف الأنواع بشكل منفصل، يمكن للعلماء التركيز على المجموعات الرئيسية وتفاعلاتها.