За първи път учени са използвали изкуствен интелект, за да създадат нови жизнеспособни вируси, чиито геноми не се срещат в природата. От 285 генетични последователности, избрани за лабораторен тест, 16 са довели до вируси, способни да се размножават и да заразяват бактерии.

Резултатите са публикувани в списание Science, съобщава "Ню Йорк таймс". Изследването е дело на учени от Станфордския университет и Arc Institute в Пало Алто, Калифорния.

Създадените вируси не представляват опасност за хората. Те са сходни с бактериофага Phi X-174 - добре проучен вирус, който заразява бактерии, включително E.coli.

Новото в експеримента е, че изкуственият интелект не е използван просто за възпроизвеждане на вече известен вирусен геном. Моделът е обучен да разпознава закономерности в ДНК, след което сам е генерирал генетични последователности за нови вируси.

"Това е важен крайъгълен камък", коментира пред "Ню Йорк таймс" синтетичният биолог от Университета в Манчестър Патрик Кай, който не е участвал в изследването.

Девет трилиона "букви" ДНК

В основата на експеримента е моделът за изкуствен интелект Evo. Принципът му има прилики с този на големите езикови модели - докато те се учат върху огромни количества текст и разпознават закономерностите в последователността на думите, Evo е обучаван върху генетична информация.

ДНК може условно да бъде разглеждана като текст, написан с четири "букви" - A, C, G и T. Последователността им съдържа инструкциите, чрез които организмите изграждат протеини и други молекули.

Генетичните последователности също имат своеобразна "граматика". Много от правилата й са известни на биолозите, но други все още не са напълно разбрани.

За обучението си Evo е анализирал генетични последователности от милиони животни, растения, микроорганизми и вируси - общо около 9 трилиона нуклеотида.

Първоначално моделът показал, че може да създава нови гени, кодиращи протеини с определени функции. Следващият въпрос пред учените бил дали същият подход може да бъде приложен не към отделен ген, а към цял геном.

От 700 000 предложения до 16 работещи вируса

Изследователите се насочили към вирусите заради сравнително малките им геноми. Човешкият геном например съдържа повече от 3 милиарда нуклеотида, докато геномите на много вируси са изградени само от няколко хиляди.

Екипът избрал Phi X-174 - бактериофаг, изследван от учените в продължение на близо век. Освен че е добре познат, той заразява бактерии и не представлява риск за хората.

Evo преминал през допълнително обучение върху 11-те гена на Phi X-174 и геномите на около 15 000 негови близки родственици.

След това учените поискали от модела да генерира нови версии. Изкуственият интелект предложил около 700 000 потенциални генома. Екипът отсял тези, които изглеждали с най-голяма вероятност да функционират, и в крайна сметка синтезирал ДНК по 285 от предложените последователности.

Получените молекули били въведени в бактерии и тествани в лабораторни условия.

Повечето опити не дали резултат. При част от тях обаче в бактериалните култури се появили характерни прозрачни участъци - знак, че вирусите се размножават и унищожават бактериалните клетки.

Общо 16 от създадените от Evo геноми произвели жизнеспособни вируси.

Някои от тях дори се размножавали по-бързо от естествения Phi X-174.

"Те не са просто болнави версии на нещо, което вече съществува", коментира Оливър Крук, специалист по химия на протеините в Оксфордския университет, който също не е участвал в изследването.

Той все пак предупреждава, че вирусите не представляват радикално нова форма на живот. Геномите им остават много близки до тези на естествените вируси и използват същите основни биологични механизми.

Възможности за медицината

Според учените предстои да бъде установено дали методът ще работи толкова успешно и при други групи вируси.

Ако това се потвърди, генерирани с изкуствен интелект вируси биха могли да намерят приложение в медицината и биотехнологиите.

Вирусите вече се използват като инструменти например при някои генни терапии. Те могат да бъдат модифицирани така, че да пренасят определен ген до клетките на пациент.

"А голяма част от науката ни се основава на вирусите като технология", посочва Крук.

И рискът от злоупотреба

Експериментът обаче засилва и опасенията, че подобни модели един ден биха могли да бъдат използвани за проектиране на опасни патогени.

Мориц Ханке от Johns Hopkins Center for Health Security, който не е участвал в изследването, предупреждава, че развитието на технологията изпреварва създаването на правила за безопасност.

"Има просто огромно разминаване", казва той.

Като хипотетичен риск Ханке посочва възможността някой да поиска от геномен езиков модел да създаде модифициран вирус, който да бъде по-заразен или по-смъртоносен.

Авторите на изследването са предвидили подобна опасност. При обучението на Evo те умишлено не са включили данни за вируси, които заразяват хора. Изключени са и близки до тях вируси, заразяващи други животни, растения и гъби.

Целта е моделът да не може да генерира геноми на вируси, представляващи заплаха за човека.

"Просто искахме да бъдем особено предпазливи", обяснява Брайън Хай, изследовател в Станфордския университет и един от авторите на проучването.

Според Ханке тази предпазна мярка заслужава признание, но тя подчертава и друг проблем - учените до голяма степен сами трябва да решават какви ограничения да си наложат.

В края на юли американските Национални здравни институти (NIH) обявиха нова политика за ограничаване на високорискови изследвания в областта на науките за живота. Тя предвижда ограничения за експерименти, които могат да направят определени биологични агенти по-опасни.

Компютърното генериране на вирусна ДНК с изкуствен интелект обаче не попада автоматично под тази забрана, освен ако не включва биологичен агент, определен като рисков.

Точно тук възниква новият проблем: при известен патоген опасността може да бъде оценена предварително. При геном, който никога не е съществувал, подобна оценка е далеч по-трудна.

"Какъв е рискът от нещо, което никога преди не съм виждал?", пита Ханке.