科学家用AI设计出专门感染细菌的病毒 开始杀菌

一篇美国斯坦福大学和Arc研究所（一家当地非营利AI研究机构）共同发布的文章，引发了美国科学界的关注。据称，这是科学家利用AI技术首次设计出病毒，这种病毒能追踪并杀死大肠杆菌菌株。斯坦福大学计算生物学家布莱恩在接受权威期刊访问时表示：“这是人工智能系统首次能够编写连贯的基因组序列，下一步是用人工智能创造生命。”他的同事塞缪尔则更加谨慎一些：“当然，设计出一个完整的生物体，还需要大量的实验。”目前，这项研究的相关论文尚未经过完整的同行审议流程。据已经看过论文的纽约大学朗格尼医学中心的生物学家杰夫·博克称，“这是AI迈向生命设计的重要一步，令人印象十分深刻”。


AI系统设计的噬菌体在显微镜下

AI成功设计噬菌体

打开商业医疗市场想象空间

作为专门感染细菌的病毒，噬菌体是一种强大的生物技术工具，可用于靶向抗菌治疗、改造细菌以创造新的生物特性。

噬菌体疗法一旦成熟，从卷心菜的黑腐病到人类的各种细菌感染导致的严重疾病都有望得到快速治愈，医疗及商业前景难以估量。

据报道，目前投资者们已经押注了数十亿美元的资金，认为AI在未来能够帮助研发新药物。波士顿地区的Lila公司和Ginkgo Bioworks等初创企业都已募资数亿美元，用以打造由AI驱动的自动化药物研发系统。Ginkgo Bioworks公司首席执行官凯莉也对斯坦福大学的最新研究给予了很高的评价：“这是一个科学里程碑，因为细胞是生命的基石，今后一切科学进展都需要走出这一步。我希望未来的相关研究是在AI自动化实验室里完成的。”

根据布莱恩和塞缪尔提交的论文，他们使用了两个版本的EVO大模型，这种AI模型类似于人们熟悉的ChatGPT，但具备更强大的生物科学领域的基础知识，方便生物科学家们使用。

布莱恩和塞缪尔按照历史经验，给EVO大模型输入了一个起始模板，并让大模型学习了200多万种噬菌体病毒的构成。

AI系统随后给研究者输出了几千套设计方案，研究者从中选取了302个方案进行实验。他们从AI设计的基因组中合成DNA，并将其插入宿主细菌中以培养噬菌体。随后，研究人员对这些噬菌体进行了实验测试，以观察它们是否能够感染并杀死大肠杆菌。

在这302个噬菌体中，约有16个表现出对大肠杆菌的宿主特异性，可以感染该细菌。研究人员发现，AI设计的噬菌体组合可以感染并杀死三种不同的大肠杆菌菌株，原始的模板则无法做到这一点。

布莱恩回忆说，他在一天晚上非常疲惫的时候，猛然发现显微镜下出现了不一样的空白缝隙，这是大肠杆菌正在被噬菌体消灭。后来他检查了培养皿中的死细菌斑块，证实噬菌体确实起到了作用。“那一刻我真是感叹，人工智能的重要时刻被我看见了”。

AI设计示意图

AI安全性引人担心

研究者：已将非安全病毒排除在外

和AI技术在其他领域的应用一样，每一次科技进展的背后，也会引发很多科学家对安全性的担忧。

美国生物学家、塞莱拉基因公司创始人文特尔就表示：“我敦促大家要极度谨慎的一个领域是病毒增强研究，尤其是那些随机的、你根本不知道会得到什么结果的研究。如果有人对天花或炭疽热也进行这样的研究，我会非常担忧。”

人工智能能否为更大的生物体（人类、大象等）生成基因组仍是一个悬而未决的问题。例如，人体内大肠杆菌的DNA代码比phiX174（野生菌株）多出大约一千倍。加州理工大学生物学家玛利亚认为，如果AI要完全理解并掌握影响人体的基因构成，“其复杂性将飙升到极其惊人的程度，要研究的对象远远超过宇宙中亚原子粒子的数量”。

玛利亚同时表示，AI的随机性和不可预测性让她感到一丝忧虑：“有些AI设计出的基因组甚至跟原始出处不能算一个物种。”

不过，斯坦福大学的研究者们在这篇论文中表示，他们已将影响真核生物（包括人类）健康安全的病毒排除在Evo模型的训练数据之外。他们研究的噬菌体和大肠杆菌宿主系统也是非致病性的，并且“在分子生物学研究中有着悠久的安全使用历史”。