Может ли ИИ создать форму жизни? Эти «генеративные» геномы — лишь начало.
Искусственный интеллект умеет рисовать кошек и писать электронные письма. Теперь та же технология способна создать работающий геном.
Исследовательская группа из Калифорнии утверждает, что использовала ИИ для предложения новых генетических кодов для вирусов и сумела заставить несколько из этих вирусов размножаться и убивать бактерии.
Ученые из Стэнфордского университета и некоммерческого института Arc Institute, которые находятся в Пало-Альто, утверждают, что микробы с ДНК, написанной с помощью искусственного интеллекта, представляют собой «первый генеративный дизайн полных геномов».
Работа, описанная в предварительной публикации, может способствовать созданию новых методов лечения и ускорению исследований в области искусственно созданных клеток. По словам Джефа Бёке, биолога из Нью-Йоркского университета имени Лангона, которому журнал MIT Technology Review предоставил предварительный экземпляр статьи, это также «впечатляющий первый шаг» на пути к созданию форм жизни с помощью искусственного интеллекта.
Бёке говорит, что ИИ показал себя на удивление хорошо, а его идеи — неожиданными. «Они увидели вирусы с новыми генами, с укороченными генами и даже с другим порядком и расположением генов», — говорит он.
Однако это пока не жизнь, созданная искусственным интеллектом. Ведь вирусы не являются живыми существами. Они скорее похожи на фрагменты генетического кода с относительно крохотными и простыми геномами.
Связанная история
Автоматизация ИИ на всех этапах разработки лекарственных препаратов открывает возможность создания более быстрых и дешевых фармацевтических препаратов.
В новой работе исследователи из Arc Institute стремились разработать варианты бактериофага — вируса, заражающего бактерии, — называемого phiX174, который имеет всего 11 генов и около 5000 букв ДНК.
Для этого они использовали две версии искусственного интеллекта Evo, работающего по тем же принципам, что и большие языковые модели, такие как ChatGPT. Вместо того, чтобы снабжать их учебниками и блогами для обучения, учёные обучали модели на геномах примерно 2 миллионов других вирусов-бактериофагов.
Но будут ли геномы, предложенные ИИ, иметь хоть какой-то смысл? Чтобы это выяснить, калифорнийские исследователи химическим способом распечатали 302 генома в виде цепей ДНК, а затем смешали их с бактериями E. coli.
Это привело к глубокому осознанию того, что «ИИ здесь», когда однажды ночью учёные увидели в чашках Петри скопления мёртвых бактерий. Позже они сделали микроскопические снимки мельчайших вирусных частиц, похожих на размытые точки.
«Это было просто поразительно — просто увидеть эту сферу, созданную искусственным интеллектом», — говорит Брайан Хай, руководитель лаборатории в Arc Institute, где проводилась работа.
В целом 16 из 302 конструкций оказались работоспособными, то есть созданный на компьютере фаг начал размножаться, в конечном итоге прорываясь сквозь бактерии и убивая их.
Дж. Крейг Вентер, создавший некоторые из первых организмов с использованием ДНК, полученной в лабораторных условиях почти два десятилетия назад, говорит, что методы ИИ кажутся ему «просто ускоренной версией экспериментов методом проб и ошибок».
Например, когда в 2008 году возглавляемая им группа сумела создать бактерию с геномом, распечатанным в лаборатории, это произошло после долгого процесса проб и ошибок, включавшего тестирование различных генов. «Мы создали версию с использованием искусственного интеллекта вручную — проштудировали литературу, взяли то, что было известно», — говорит он.
Но именно скорость — это причина, по которой люди делают ставку на то, что ИИ изменит биологию. Новые методы уже получили Нобелевскую премию в 2024 году за предсказание формы белков. А инвесторы ставят миллиарды на то, что ИИ сможет найти новые лекарства. На этой неделе бостонская компания Lila привлекла 235 миллионов долларов на создание автоматизированных лабораторий, управляемых искусственным интеллектом.
Созданные с помощью компьютера вирусы также могут найти коммерческое применение . Например, врачи иногда пробовали «фаговую терапию» для лечения пациентов с тяжёлыми бактериальными инфекциями. Аналогичные испытания проводятся для лечения капусты от чёрной гнили, также вызываемой бактериями.
«У этой технологии, безусловно, большой потенциал», — говорит Сэмюэл Кинг, студент, возглавивший проект в лаборатории Хей. Он отмечает, что в большинстве случаев генная терапия использует вирусы для переноса генов в организм пациентов, и ИИ может разработать более эффективные методы.
Исследователи из Стэнфорда утверждают, что намеренно не обучали свой ИИ вирусам, способным заражать людей. Однако подобные технологии создают риск того, что другие учёные — из любопытства, благих намерений или злого умысла — могут применить эти методы к человеческим патогенам, исследуя новые грани летальности.
«Одна из областей, где я призываю к крайней осторожности, — это любые исследования по улучшению вирусов, особенно если они случайны и вы не знаете, что получаете», — говорит Вентер. «Если бы кто-то проделал то же самое с оспой или сибирской язвой, я бы серьёзно обеспокоился».
Вопрос о том, сможет ли ИИ создать полноценный геном для более крупного организма, остаётся открытым. Например, у E. coli примерно в тысячу раз больше кода ДНК, чем у phiX174. «Сложность резко возросла бы с ошеломляющей до… значительно превышающей число субатомных частиц во Вселенной», — говорит Бёке.
Кроме того, до сих пор нет простого способа протестировать ИИ-проекты для более крупных геномов. Хотя некоторые вирусы могут «загрузиться» всего лишь из цепочки ДНК, с бактерией, мамонтом или человеком это не так. Вместо этого учёным пришлось бы постепенно изменять существующую клетку с помощью генной инженерии, что всё ещё является трудоёмким процессом.
Несмотря на это, Джейсон Келли, генеральный директор бостонской компании Ginkgo Bioworks, занимающейся клеточной инженерией, считает, что именно такие усилия необходимы. Он считает, что их можно реализовать в «автоматизированных» лабораториях, где геномы предлагаются и тестируются, а результаты передаются в систему искусственного интеллекта для дальнейшего совершенствования.
«Это станет важной научной вехой национального масштаба, поскольку клетки — строительные блоки всей жизни», — говорит Келли. «США должны добиться этого первыми».
Источник: www.technologyreview.com
