Впервые в истории искусственный интеллект написал полные функциональные геномы, способные к репликации. Речь не о фрагментах и не о редактировании существующих последовательностей — генеративные модели Evo 1 и Evo 2 создали с нуля 16 бактериофагов, которые успешно заражают и уничтожают устойчивую к антибиотикам кишечную палочку. Результаты опубликованы в журнале Science, и научное сообщество уже называет это сменой парадигмы в биотехнологии.

Как ИИ учили «языку жизни»

За прорывом стоит команда Стэнфордского университета под руководством профессора Брайана Хи (Brian Hie) и исследователя Сэмюэля Кинга (Samuel King). Они применили геномные языковые модели Evo 1 и Evo 2, которые работают по тому же принципу, что и большие текстовые модели вроде ChatGPT. Только вместо слов и фраз эти системы предсказывают правильные последовательности генетического кода — нуклеотидные основания ДНК.

Модели предварительно обучили на огромной базе данных, включавшей миллионы геномов вирусов, бактерий, растений и человека. За основу для дизайна взяли природный бактериофаг ΦX174, чей геном насчитывает около 5400 «букв» ДНК. ИИ усвоил эволюционные ограничения и научился генерировать жизнеспособные генетические архитектуры, которых в природе никогда не существовало.

От тысяч вариантов — к 16 рабочим вирусам

Компьютер выдал тысячи теоретических предложений. Из них с помощью вычислительной системы оценки отобрали 302 наиболее перспективных проекта и химически синтезировали в лаборатории. Затем последовательности поместили на культуральные чашки с бактериями — и 16 искусственных вирусов показали исключительную эффективность, заражая и разрушая колонии E. coli.

Созданные организмы — бактериофаги, то есть вирусы, запрограммированные исключительно на инфицирование и уничтожение конкретных бактерий. Они не способны вредить человеческим клеткам или вызывать заболевания у людей.

Удар по супербактериям

Открытие напрямую бьёт по одной из главных угроз глобальному здравоохранению — устойчивости к антибиотикам. В лабораторных испытаниях «коктейль» из 16 созданных ИИ фагов быстро преодолевал иммунитет штаммов E. coli, которые уже приобрели устойчивость к природным бактериофагам. Исследование показывает: ИИ способен генерировать адаптивные биологические терапии, нейтрализующие патогены по мере их эволюции.

Это не просто очередной шаг в генной инженерии. Прежде учёные редактировали существующие геномы или собирали их из известных фрагментов. Здесь же машина написала полноценные геномы, которые заработали в живой клетке. По сути, ИИ освоил «язык жизни» на уровне, достаточном для создания новых биологических сущностей.

Биобезопасность: восторг и тревога

Несмотря на энтузиазм по поводу терапевтических перспектив — от лекарств и ферментов до иммунотерапий, — исследование вновь разожгло споры о биобезопасности. Специалисты Центра безопасности здоровья Джонса Хопкинса в том же номере Science предупредили: способность проектировать полные вирусные геномы требует строгого контроля, чтобы исключить намеренное создание опасных патогенов.

Авторы из Стэнфорда отвечают на эти опасения конкретными мерами. Они применили жёсткие фильтры безопасности: исключили из обучающих данных любые вирусы, способные заражать сложные организмы, и работали только в помещениях биологической изоляции. Более того, инструмент Evo 2 выложили в открытый доступ — с расчётом ускорить оборонительные исследования против будущих пандемий и облегчить поиск новых антибиотиков по всему миру.

Что дальше?

Случай со Стэнфордом — не единственный пример того, как ИИ осваивает принципиально новые территории. Ранее мы писали, как ИИ создал язык без согласных и систему жестов для пришельцев — там машина собирала языки как механизм, от звуков до грамматики. Теперь же генеративные модели добрались до самого кода жизни.

Открытый вопрос — как быстро эта технология выйдет за пределы лабораторий. Если ИИ способен за считанные часы проектировать вирусы против конкретного патогена, медицина получает оружие, которое эволюционирует быстрее самих бактерий. Но та же скорость пугает: контроль над такими инструментами должен быть не менее быстрым, чем сами инструменты. Пока что баланс держится на открытости и фильтрах безопасности — но надолго ли этого хватит, не знает никто.