Umelá inteligencia prvýkrát v histórii navrhla a stvorila úplne nové, živé vírusy
Generatívna umelá inteligencia prekročila hranicu a po prvýkrát v histórii dokázala nielen navrhnúť, ale aj úspešne stvoriť úplne nové, funkčné a životaschopné biologické systémy. Navrhnúť fungujúci genóm od nuly bola dlho považovaná za jednu z najväčších výziev v biológii.
Genóm totiž nie je len jednoduchý zoznam génov; je to extrémne zložitý a prepojený systém, v ktorom musia gény, regulačné prvky a štrukturálne obmedzenia fungovať v dokonalej harmónii. Fascinujúce je, že technológia, ktorá stojí za týmto prelomom, je vo svojej podstate rovnaká ako tá, ktorá poháňa konverzačné AI, ako je ChatGPT.
Vedci začali pristupovať ku genetickému kódu ako k jazyku, ktorý sa dá naučiť a následne použiť na generovanie nových, zmysluplných „viet“ (génov) a celých „esejí“ (genómov). Tento prístup odhaľuje, že architektúra veľkých jazykových modelov je pozoruhodne efektívna pri zvládaní zložitých systémov založených na pravidlách, či už ide o ľudskú reč, alebo o genetický jazyk samotného života.
V prelomovom experimente vedci z Arc Institute a Stanford University použili špičkový genómový jazykový model s názvom Evo. Tento model bol najprv trénovaný na biliónoch nukleotidov z rôznych organizmov, podobne ako sa textová AI učí na obrovskom množstve textov z internetu. Ako predlohu pre svoj dizajn si vybrali malý a dobre preskúmaný vírus, bakteriofág ΦX174.
Následne dali umelej inteligencii jednoduchý pokyn – krátky úsek genómu tohto vírusu, ktorý slúžil ako „inšpirácia“ alebo zadanie. AI na základe tohto podnetu vygenerovala státisíce úplne nových, kompletných genómových sekvencií. Tieto návrhy potom prešli cez výpočtové filtre, ktoré vybrali tie najsľubnejšie kandidátske sekvencie.
Nakoniec vedci tieto digitálne navrhnuté DNA sekvencie fyzicky syntetizovali, teda „vytlačili“, a vložili ich do baktérií, aby zistili, či dokážu ožiť a vytvoriť funkčné vírusy. Výsledky boli šokujúce a prekonali všetky očakávania. Zo syntetizovaných návrhov sa 16 ukázalo ako životaschopných, čo znamená, že dokázali vytvoriť plne funkčné a infekčné vírusové častice. Tieto prvé vírusy navrhnuté umelou inteligenciou dostali názov séria „Evo-Φ“.
Niektoré z týchto umelo vytvorených vírusov boli natoľko odlišné od akéhokoľvek známeho vírusu (s genetickou zhodou menšou ako 95 %), že ich možno klasifikovať ako úplne nové, doteraz neexistujúce druhy. Umelá inteligencia tak doslova stvorila nové formy života.
Navyše, niektoré z týchto AI-vírusov preukázali vyššiu „kondíciu“ ako ich prírodný predchodca a v experimentoch ho dokázali prekonať v rýchlosti množenia. Najdôležitejší výsledok však prišiel pri teste odolnosti. Kokteil namiešaný z vírusov navrhnutých AI dokázal rýchlo zničiť kmene baktérie E. coli, ktoré si predtým vyvinuli úplnú rezistenciu voči pôvodnému prírodnému vírusu. To otvára dvere k vývoju liekov proti superbaktériám odolným voči antibiotikám.
AI však nepreukázala len schopnosť kombinovať existujúce časti, ale aj hlbšie, neľudské „pochopenie“ genómovej architektúry. Podarilo sa jej vyriešiť zložitý biologický problém, na ktorom si ľudskí inžinieri predtým vylámali zuby. Úspešne začlenila do jedného zo svojich návrhov proteín zo vzdialene príbuzného vírusu a, čo je kľúčové, autonómne vykonala ďalšie kompenzačné mutácie v iných častiach genómu, aby zabezpečila, že celý systém zostane funkčný.
To naznačuje, že model sa naučil komplexné pravidlá genómu a dokáže robiť holistické úpravy, aby zabezpečil funkčnosť celku. Táto technológia je však dvojsečnou zbraňou s obrovským potenciálom pre dobro, ale aj s nepredstaviteľnými rizikami. Na jednej strane otvára cestu k personalizovaným fágovým terapiám proti antibiotickej rezistencii, k vývoju nových vakcín či k inžinierstvu vírusov pre poľnohospodárstvo.
Na druhej strane, schopnosť navrhovať a vytvárať nové vírusy od nuly si naliehavo vyžaduje serióznu a robustnú diskusiu o biologickej bezpečnosti. Rovnaká technológia, ktorá môže liečiť, by teoreticky mohla byť zneužitá na vytvorenie nebezpečných patogénov. Táto technológia vytvára silný cyklus, kde každý experiment generuje nové dáta, ktoré slúžia na tréning ešte schopnejších modelov AI.
Tento zrýchľujúci sa kolobeh objavovania a tvorby bude napredovať tempom, ktorému tradičné regulačné a etické rámce nebudú stíhať. Preto je nevyhnutné, aby vedecká a politická komunita začali proaktívne vyvíjať nové pravidlá pre zodpovedné inovácie a medzinárodnú kontrolu skôr, ako sa táto technológia stane široko dostupnou.
Zdroj: nature.com.
Zdroj Foto: Lee D. Simon/Science Photo Library
