Код жизни: как искусственный интеллект научился создавать биологические вирусы

В лабораториях Стэнфордского университета и института Arc в Пало-Альто произошло событие, способное перевернуть наши представления о возможностях машин. Искусственный интеллект впервые доказал, что способен не просто анализировать, но и творить — создавать с нуля генетические последовательности живых организмов.

От предсказания к творению

До недавнего времени роль ИИ в биологии сводилась в основном к анализу и предсказанию. Алгоритмы помогали расшифровывать структуры белков или анализировать существующие геномы. Но теперь границы сместились. Генеративная модель, созданная исследователями, совершила качественный скачок — она сконструировала полноценные геномы бактериофагов, синтетические версии которых успешно заразили кишечную палочку E. coli.

Это открытие демонстрирует, что ИИ способен выстраивать целые архитектуры живых организмов с рабочими генами и правильным порядком их расположения. Машина перешла от копирования известных решений к самостоятельному проектированию жизни, пусть и в ее простейшей форме.

Как работает генетический архитектор

В основе прорыва лежит модель под названием Evo, работающая по принципу больших языковых моделей, но вместо текстов она обучалась на геномах. Исследователи предоставили ей доступ к двум миллионам генетических последовательностей бактериофагов — вирусов, избирательно поражающих бактерии.

Система не просто запоминала данные, а научилась выявлять глубинные закономерности, которые делают генетический набор жизнеспособным. Она поняла логику генома — какие гены необходимы, как они должны взаимодействовать, в каком порядке располагаться. На основе этих знаний ИИ начал генерировать совершенно новые комбинации: добавлял или сокращал гены, менял их порядок и пересобирал последовательности.

Ученые химически синтезировали 302 варианта геномов, предложенных алгоритмом, и внедрили их в бактерии E. coli. Результат оказался классическим для заражения — на бактериальной культуре появились характерные пятна, свидетельствующие о том, что вирус начал размножаться внутри клеток и разрушать их. Шестнадцать из 302 созданных геномов оказались полностью работоспособными.

Революция в генетическом конструировании

Проектирование целых геномов — одна из самых сложных задач современной биологии. Любая случайная последовательность почти всегда нежизнеспособна, ведь необходимо учитывать сотни факторов: промоторы, рамки считывания, кодирующие области, правила упаковки и взаимодействия генов.

Джей Крейг Вентер, создавший одни из первых организмов с искусственной ДНК почти два десятилетия назад, сравнил новый метод с «более быстрой версией проб и ошибок». Именно скорость является ключевым преимуществом нового подхода. То, на что у ученых уходили годы и колоссальные ресурсы, ИИ смог сделать в разы быстрее, фактически разработав новый метод генетического конструирования.

Перспективы и применения

В краткосрочной перспективе это открытие открывает дорогу к развитию фаготерапии — лечения инфекций вирусами, которые избирательно уничтожают бактерии. Такая технология может стать ключом к борьбе против устойчивости к антибиотикам, одной из главных угроз современной медицины.

Уже сегодня ведутся аналогичные разработки для борьбы с черной гнилью капусты. Созданные с помощью компьютера вирусы могут найти коммерческое применение в самых разных областях — от медицины до сельского хозяйства.

Кроме того, подобные модели могут ускорить разработку векторов для генной терапии и биотехнологических приложений. Авторы работы считают, что методы, основанные на моделях искусственного интеллекта, могут значительно модернизировать биологию.

Темная сторона технологии

Но вместе с потенциалом приходят и серьезные риски. Сам факт того, что ИИ сумел создать работающий вирус, ставит перед научным сообществом новые вопросы биобезопасности. Ученые из Стэнфорда заявляют, что намеренно не обучали свой ИИ на вирусах, опасных для человека. Однако такая технология несет в себе риск, что другие исследователи могут использовать ее для работы с патогенами. Джей Крейг Вентер выразил глубокую обеспокоенность по поводу возможности использования подобных методов для создания вирусов оспы или сибирской язвы.

Самюэль Кинг, один из авторов исследования, прямо отметил, что любые работы с вирусом будут и должны вызывать опасения. Только так к ним будут относиться с правильной осторожностью.

Границы возможного

Масштабирование технологии до клеточных организмов пока невозможно. Геном E. coli в тысячу раз больше генома бактериофага phiX174, который использовался в качестве основы для эксперимента. Запустить клетку только с помощью синтетической ДНК на данный момент нереально.

В то время как некоторые вирусы могут «запускаться» с одной лишь цепочки ДНК, это не относится к бактериям, млекопитающим или человеку. На данный момент нет простого способа проверить подход для больших геномов.

Тем не менее, прорыв состоялся. Искусственный интеллект доказал свою способность не просто анализировать, но и создавать биологические структуры. Это достижение открывает новую главу в синтетической биологии.

Вопрос о том, как развивать эти мощные инструменты, сохраняя при этом контроль и избегая злоупотреблений, становится одним из самых актуальных для научного сообщества и общества в целом. Будущее синтетической биологии уже наступило, и искусственный интеллект стал его неотъемлемой частью.