科學家用AI設計出專門感染細菌的病毒 開始殺菌

一篇美國史丹福大學和Arc研究所（一家當地非營利AI研究機構）共同發布的文章，引發了美國科學界的關注。據稱，這是科學家利用AI技術首次設計出病毒，這種病毒能追蹤並殺死大腸桿菌菌株。史丹福大學計算生物學家布萊恩在接受權威期刊訪問時表示：「這是人工智慧系統首次能夠編寫連貫的基因體序列，下一步是用人工智慧創造生命。」他的同事塞繆爾則更加謹慎一些：「當然，設計出一個完整的生物體，還需要大量的實驗。」目前，這項研究的相關論文尚未經過完整的同行審議流程。據已經看過論文的紐約大學朗格尼醫學中心的生物學家傑夫·博克稱，「這是AI邁向生命設計的重要一步，令人印象十分深刻」。


AI系統設計的噬菌體在顯微鏡下

AI成功設計噬菌體

打開商業醫療市場想像空間

作為專門感染細菌的病毒，噬菌體是一種強大的生物科技工具，可用於靶向抗菌治療、改造細菌以創造新的生物特性。

噬菌體療法一旦成熟，從捲心菜的黑腐病到人類的各種細菌感染導致的嚴重疾病都有望得到快速治癒，醫療及商業前景難以估量。

據報導，目前投資者們已經押注了數十億美元的資金，認為AI在未來能夠幫助研發新藥物。波士頓地區的Lila公司和Ginkgo Bioworks等初創企業都已募資數億美元，用以打造由AI驅動的自動化藥物研發系統。Ginkgo Bioworks公司執行長凱莉也對史丹福大學的最新研究給予了很高的評價：「這是一個科學裡程碑，因為細胞是生命的基石，今後一切科學進展都需要走出這一步。我希望未來的相關研究是在AI自動化實驗室里完成的。」

根據布萊恩和塞繆爾提交的論文，他們使用了兩個版本的EVO大模型，這種AI模型類似於人們熟悉的ChatGPT，但具備更強大的生物科學領域的基礎知識，方便生物科學家們使用。

布萊恩和塞繆爾按照歷史經驗，給EVO大模型輸入了一個起始模板，並讓大模型學習了200多萬種噬菌體病毒的構成。

AI系統隨後給研究者輸出了幾千套設計方案，研究者從中選取了302個方案進行實驗。他們從AI設計的基因體中合成DNA，並將其插入宿主細菌中以培養噬菌體。隨後，研究人員對這些噬菌體進行了實驗測試，以觀察它們是否能夠感染並殺死大腸桿菌。

在這302個噬菌體中，約有16個表現出對大腸桿菌的宿主特異性，可以感染該細菌。研究人員發現，AI設計的噬菌體組合可以感染並殺死三種不同的大腸桿菌菌株，原始的模板則無法做到這一點。

布萊恩回憶說，他在一天晚上非常疲憊的時候，猛然發現顯微鏡下出現了不一樣的空白縫隙，這是大腸桿菌正在被噬菌體消滅。後來他檢查了培養皿中的死細菌斑塊，證實噬菌體確實起到了作用。「那一刻我真是感嘆，人工智慧的重要時刻被我看見了」。

AI設計示意圖

AI安全性引人擔心

研究者：已將非安全病毒排除在外

和AI技術在其他領域的應用一樣，每一次科技進展的背後，也會引發很多科學家對安全性的擔憂。

美國生物學家、塞萊拉基因公司創始人文特爾就表示：「我敦促大家要極度謹慎的一個領域是病毒增強研究，尤其是那些隨機的、你根本不知道會得到什麼結果的研究。如果有人對天花或炭疽熱也進行這樣的研究，我會非常擔憂。」

人工智慧能否為更大的生物體（人類、大象等）生成基因體仍是一個懸而未決的問題。例如，人體內大腸桿菌的DNA代碼比phiX174（野生菌株）多出大約一千倍。加州理工大學生物學家瑪利亞認為，如果AI要完全理解並掌握影響人體的基因構成，「其複雜性將飆升到極其驚人的程度，要研究的對象遠遠超過宇宙中亞原子粒子的數量」。

瑪利亞同時表示，AI的隨機性和不可預測性讓她感到一絲憂慮：「有些AI設計出的基因體甚至跟原始出處不能算一個物種。」

不過，史丹福大學的研究者們在這篇論文中表示，他們已將影響真核生物（包括人類）健康安全的病毒排除在Evo模型的訓練數據之外。他們研究的噬菌體和大腸桿菌宿主系統也是非致病性的，並且「在分子生物學研究中有著悠久的安全使用歷史」。