科学家利用AI创造16种新病毒

# 科学家利用AI创造了16种新病毒 来源：https://www.wired.com/story/scientists-used-ai-to-create-16-new-viruses/ 首次，一个人工智能系统创造了一系列此前未知的病毒，能够感染并消灭某些类型的细菌。这一突破为对抗细菌耐药性开辟了新的可能性。然而，它也引发了人们对这项技术可能被滥用设计生物武器的担忧。 多年来，科学家们已经能够从零开始合成病毒；这些病毒通常用于开发和评估抗病毒药物和疫苗，并扩展我们对这些微生物行为的理解。然而，这些病毒基因组的产生主要依赖于复制以前已知的病原体或变体。 相比之下，斯坦福大学和Arc研究所的科学家进行的一项新研究，成功让AI根据自然界中数百万动物、植物、微生物、细菌和病毒的基因序列所包含的信息，设计出简单、功能齐全且前所未有的病毒。 研究人员使用噬菌体——这类微生物的基因组相对较小，在受控条件下相对容易合成和操作。这些病毒只感染细菌，使其成为具有巨大生物技术潜力的工具，也是对抗耐药细菌感染的有前景的抗生素替代品。 这些全新病毒的创造基于Evo 1和Evo 2——为计算生物学应用而开发的基础AI模型。这两种算法在来自生命各领域的数百万个基因组上进行了训练，目标是识别和学习复杂的进化模式，包括基因通常如何组织、哪些序列是保守的，以及使生物体保持功能性的生物学限制。 实验设计以噬菌体Phi X-174——其能够感染大肠杆菌*Escherichia coli*（*E. coli*）——作为参考。目标不是复制这种病毒，而是仅仅将其作为算法的指南，以生成数千个具有与感染*E. coli*相容的遗传架构的全新基因组。 换句话说，由AI创建的基因组所衍生的病毒保留了识别细菌、插入其DNA、复制DNA、产生新病毒颗粒并正确组装它们所必需的功能组织。然而，具体的DNA序列与自然存在的噬菌体中观察到的序列有很大不同。 ## 使用AI创造的16种新病毒 随后，科学家评估了AI生成的基因组，以选择那些最可能具有功能性的基因组，考虑因素包括基因组织、调控元件的存在，以及受Phi X-174噬菌体生物学启发的其他标准。 这一筛选产生了300个基因组的样本，并在实验室中逐分子人工合成。然后将它们导入*E. coli*细菌中，以测试它们是否能够产生功能性病毒。 在300个合成基因组中，只有16个产生了功能完整的噬菌体，其特征是前所未有的序列、不同的基因、新的调控元件，甚至不同的基因组大小。这些病毒的行为也各不相同：有些感染细菌更快，另一些则表现出不同的复制能力。 这项研究本周发表在《科学》杂志（https://www.science.org/doi/10.1126/science.aec2657）上，还评估了AI生成的噬菌体对抗耐药细菌的能力。实验将AI设计的噬菌体混合物和类似于Phi X-174的天然噬菌体混合物，暴露于已经对该病毒产生耐药性的*E. coli*菌株。 结果表明，AI生成的病毒能够迅速克服细菌耐药性并建立感染。据作者称，这一发现证明了“一条通往人工智能生成的噬菌体疗法以对抗快速进化的细菌病原体的道路。” ## 这一里程碑的两面 这一发现为应对日益严重的细菌耐药性问题开辟了新的可能性。据研究人员称，这种方法可能有助于开发个性化疗法，这些疗法能够以几乎与病原体本身相同的速度进化。 尽管这一里程碑代表了分子生物医学的重大进步，但它也引发了对该技术可能被恶意利用的担忧，例如开发新疾病、剧毒物质或能够引发新大流行的病原体。