Штучний інтелект створив живі геноми для нових біотерапій: науковий прорив і ризики еволюції.

Штучний інтелект спроектував живі геноми — і вони працювали в лабораторії

Цього тижня, поки деякі заголовки зосереджувалися на тривожному твердженні, що система ШІ спроектувала працюючий вірус, більш спокійний препринт зі Стенфорда та Інституту Арк натякав на дещо ще більш вагоме — і, залежно від вашого погляду, більш тривожне.

Дослідники повідомили про перший генеративний дизайн цілих живих геномів: 16 синтетичних бактерійфагів — вірусів, які інфікують бактерії — які були створені штучним інтелектом, виготовлені в лабораторії та підтверджені як здатні до реплікації, еволюції та перевершення своїх природних предків.

Команда використовувала `мовні моделі геному` під назвою Evo 1 та Evo 2, родичі великих мовних моделей на зразок ChatGPT, які тренувалися на мільярдах пар основ вірусної ДНК замість слів. Ці системи не просто мутували існуючі віруси; вони складали нові геноми з нуля, балансуючи тисячі взаємозалежних генів, промоторів та регуляторних мотивів — завдання, які довгий час були непосильними для людських біоінженерів.

З 302 згенерованих ШІ геномів, 16 ожили, виробляючи функціональні фаги, здатні інфікувати E. coli і, в деяких випадках, перевершувати дикий тип вірусу ΦX174, який їх надихнув.

Чому це важливо

Цей досягнення, якщо його буде повторено, означає важливу віху в синтетичній біології на рівні з створенням мінімальної бактеріальної клітини Крейгом Вентером у 2010 році. До цього моменту інструменти ШІ могли розробляти окремі білки або короткі генетичні схеми; створення цілого, життєздатного геному залишалося недосяжним. Це дослідження демонструє, що машинне навчання може уловити граматику життя на рівні геному — збираючи послідовності, досить складні для складання, самоорганізації та реплікації.

Практично це може перетворити терапію фагами, столітню антибактеріальну стратегію, що зараз відновлюється на фоні кризи антибіотиків. Дослідники змішали свої шістнадцять фагів, побудованих ШІ, у `коктейль`, який швидко подолав резистентність у штамах E. coli, які перемогли природний ΦX174. В принципі, той самий підхід може призвести до створення індивідуальних вірусних лікувань для інфекцій, стійких до ліків, або налаштування фагів для цілеспрямованого впливу на патогени в сільському господарстві, аквакультурі чи стічних водах.

Контекст і обережність

Ця обіцянка нерозривно пов`язана з ризиком. Звіт Washington Post — про те, що ще одна ШІ автономно згенерувала працюючий патоген — відобразив публічну тривогу з приводу того, що інструменти, здатні проектувати життя, можуть спричинити створення неправильного.

Дослідження Стенфорда-Арк, хоча і дуже обережно проведене, показує, наскільки близькими ми стали до цього порогу. Його автори підкреслюють безпеку: вони працювали лише з непатогенними E. coli на затверджених рівнях біобезпеки, доопрацювали моделі на обмежених сімействах вірусів і створили фільтри для блокування людсько-вірусних послідовностей. Проте, межа між `можна` і `слід` звужується.

Експерименти також підкреслюють, як непередбачуваною залишається біологія. Більшість геномів, згенерованих ШІ, були невдалими; інші пережили випадково через молекулярну сумісність.

Навіть успішні еволюціонували несподівані риси — наприклад, зміна структурного гена, який раніше вважався смертельним — що свідчить про те, що ШІ може орієнтуватися в еволюційних скороченнях, яких люди ще не розуміють. Така творчісна непередбачуваність є як джерелом інновацій, так і насінням ризику.

Ширша картина

Менш ніж за десятиліття мовні моделі пройшли від написання ессе до написання самої еволюції. Стрибок від тексту до пробірки звужує відстань між симуляцією та створенням, змусивши регуляторів і дослідників зіткнутися з новою реальністю: ШІ більше не просто передбачає біологію — вона її винаходить.

У міру того, як запас антибіотиків виснажується і пандемії наближаються, створення корисних вірусів може бути одним із найкращих інструментів людства і найвеликих спокус. Те, що пропонує ця стаття, не просто те, що ШІ може будувати життя, а й те, що вона може еволюціонувати його. Чи зможе суспільство йти в ногу з цим — тепер це більш актуальний експеримент.