У науковому світі сталося подія, яка раніше здавалася прерогативою наукової фантастики: американські вчені повідомили про створення повністю функціональних геномів вірусів за допомогою штучного інтелекту. Група дослідників продемонструвала, що алгоритми машинного навчання здатні не просто аналізувати біологічні дані, але й конструювати нові життєздатні біологічні структури. Експериментальні перевірки в лабораторії підтвердили, що створені ШІ віруси повністю відповідають своєму призначенню — вони успішно заражають і знищують цільові бактерії.
Від мовних моделей до геномного дизайну
В основі прориву лежить використання геномних мовних моделей Evo 1 та Evo 2. Принцип їхньої роботи аналогічний тому, як функціонують сучасні великі мовні моделі (LLM), які ми використовуємо для генерації тексту. Однак замість передбачення наступного слова в реченні ці алгоритми передбачають послідовність нуклеотидів у ланцюжку ДНК. Базові моделі були навчені на масивній вибірці, що включає понад два мільйони геномів фагів. Для підвищення точності їх додатково донавчили на спеціалізованому наборі з 14 466 послідовностей бактеріофагів родини Microviridae.
Успіх у чашці Петрі: 16 життєздатних штамів
Процес створення вірусів включав генерацію тисяч варіантів геному, з яких дослідники відбирали найбільш перспективні. Критеріями відбору були наявність необхідних генів, правильна структура та здатність заражати лабораторний штам бактерії Escherichia coli C. Після комп'ютерного відбору сотні геномів були синтезовані у вигляді фізичної ДНК. З 285 протестованих конструкцій 16 призвели до появи життєздатних бактеріофагів. Вчені зазначають, що в лабораторії навіть пролунали оплески, коли стало очевидно, що штучні віруси почали розмножуватися всередині бактерій і викликати лізис — руйнування бактеріальних клітин.
Створення нових видів: генетичні відмінності
Особливо примітно, що деякі зі створених вірусів значно відрізняються від відомих природних аналогів. Кожен із успішних штамів містив від 67 до 392 нових мутацій порівняно з найближчим природним родичем. Один із синтезованих вірусів, який отримав назву Evo-Φ2147, має лише 93% схожості за нуклеотидною послідовністю з найближчим відомим фагом NC51. За низкою критеріїв його можна вважати зовсім новим видом, що не має точних аналогів у природі.
Безпека та перспективи застосування
Важливо підкреслити, що мова йде виключно про бактеріофаги — віруси, що вражають бактерії, а не віруси людини. Як основу було використано добре вивчений фаг ΦX174, який став першим повністю секвененим геномом ще у 1977 році. Практична мета цієї технології полягає у розробці нових засобів боротьби з бактеріями, стійкими до антибіотиків, що відкриває нові горизонти у створенні ліків та захисті здоров'я людини. Попри це, поява інструментів, що дозволяють конструювати віруси з нуля, неминуче викликає запитання щодо біобезпеки та етичних аспектів використання таких потужних технологій.
