За първи път учени използват изкуствен интелект, за да създадат нови видове вируси. Постижението поражда надежди за пробиви в медицината, но едновременно с това засилва тревогите, че технологията един ден може да бъде използвана за създаването на опасни патогени.

Синтезирането на вируси от нулата само по себе си не е нещо ново. Изследователите отдавна умеят да създават вирусни геноми, които използват при разработването и изследването на лекарства и ваксини, както и за да разбират по-добре начина, по който функционират заразите.

Ново проучване, публикувано в четвъртък в списание Science, обаче стига много по-далеч от възпроизвеждането на вече съществуващи вирусни гени. Учени от Станфордския университет и Arc Institute, изследователска организация в Калифорния, обучават AI да разпознава закономерности в структурата на ДНК в природата и след това да използва наученото, за да създава инструкции за напълно нови вируси.

По тези инструкции изследователите произвеждат молекули ДНК и ги въвеждат в бактерии. Модифицираните бактерии започват да произвеждат вируси, каквито досега не са наблюдавани в природата. Те успяват да заразяват други бактерии, което показва, че са жизнеспособни.

„Това е важен крайъгълен камък“, казва пред The New York Times Патрик Цай, специалист по синтетична биология в Манчестърския университет.

Създадените от AI вируси не представляват опасност за хората, тъй като всички те приличат на естествено срещащ се вирус, наречен Phi X-174, който може да заразява единствено бактерии.

Новото изследване обаче допринася към нарастващите опасения, че изкуственият интелект може да улесни създаването на ново поколение биологични оръжия, от смъртоносни токсини до патогени, способни да предизвикат неудържими пандемии.

Мориц Ханке, научен сътрудник в Центъра за здравна сигурност към Johns Hopkins, предупреждава, че правилата и защитните механизми не успяват да догонят научния напредък. Според него това увеличава риска технологията да бъде използвана за създаване на смъртоносни вируси.

Авторите на изследването използват AI модел, наречен Evo, който в някои отношения наподобява ChatGPT на OpenAI.

ChatGPT отговаря на въпроси, като подрежда думи според вероятността те да следват една след друга. Това е възможно благодарение на години обучение върху огромни количества текст от интернет, книги и други източници.

В някои отношения ДНК поразително прилича на книга. Тя представлява поредица от молекулярни градивни елементи, известни като нуклеотиди, подредени подобно на буквите в текст, пише NYT.

Един ген съдържа стотици нуклеотиди от четирибуквена „азбука“: A, C, G и T. Последователността им носи инструкциите за изграждането на протеини и други молекули.

ДНК има и собствена своеобразна граматика. Ако една последователност нарушава правилата ѝ, резултатът е биологична безсмислица. Биолозите вече са разкрили част от тези природни правила, но много други все още остават загадка.

Изследователите решават да проверят дали Evo може сам да ги разпознае. Вместо върху текст моделът е обучен върху генетични последователности от милиони животни, растения, микроорганизми и вируси. Общо Evo анализира около девет трилиона нуклеотида.

В крайна сметка моделът разпознава закономерности, които се срещат в различни части на живия свят, и ги използва, за да създава схеми за нови гени, кодиращи протеини с конкретни функции. Резултатите карат екипа да се запита дали Evo може да овладее не само отделни гени, но и цял геном.

Тъй като в началото AI може да работи само с малки геноми, учените решават да започнат с вируси. Човешкият геном съдържа повече от три милиарда нуклеотида, докато геномите на много вируси са дълги едва няколко хиляди.

„Това просто изглеждаше като очевидната следваща стъпка“, казва Самюъл Кинг, докторант в Станфордския университет и един от авторите на изследването.

Ръководители на водещи лаборатории и учени призовават Конгреса на САЩ за строг контрол над търговията със синтетична ДНК, за да се предотврати злонамереното използване на алгоритмите

Лидерите в AI индустрията настояват за законови мерки срещу създаването на биологични оръжия

Той и колегите му обучават Evo допълнително върху 11-те гена на Phi X-174 и около 15 000 от най-близките му родствени вируси.

Изборът е направен отчасти защото учените познават Phi X-174 изключително добре, след като го изучават от почти век. Освен това той е бактериофаг, който заразява единствено бактерията E. coli, което означава, че сходни с него вируси би трябвало да бъдат безопасни.

След като Evo се запознава с геномите на Phi X-174 и неговите родствени вируси, изследователите му възлагат да създаде нови варианти. Моделът генерира 700 000 потенциални генома, а учените подбират само онези, които изглеждат с най-голям шанс да проработят.

В крайна сметка те създават ДНК молекули по 285 от предложените от Evo последователности. Когато геномите са готови за изпитване, Кинг и колегите му ги въвеждат в бактерии, разположени в лабораторни съдове.

В много от тях бактериите продължават да растат необезпокоявани, което означава, че геномите, създадени от Evo, са се провалили. В една от пробите обаче учените забелязват прозрачни петна в мътния слой бактерии, характерен признак за размножаващи се вируси.

Въведената в бактериите ДНК е довела до образуването на белтъчни обвивки, съдържащи вирусни гени. Новите вируси напускат клетките, като ги разрушават и оставят след себе си останките на загиналите бактерии.

Съвместен проект между водещи изследователи и технологични гиганти доказва, че машините на бъдещето вече са способни да тестват терапии срещу рак и да анализират човешкото ДНК

Симулация на 12 000 атома: Квантовите технологии правят исторически пробив във фармацията и геномиката

При изпитването на още геноми учените откриват нови прозрачни петна. Общо 16 от геномите, създадени от Evo, произвеждат жизнеспособни нови вируси.

Те се оказват също толкова устойчиви, колкото естествените вируси. Някои дори се размножават по-бързо от Phi X-174.

При лечението на хора с генетични заболявания например лекарите могат да използват вируси като носители, които доставят гени до клетките.

Първоначалният успех на Evo обаче поражда и опасения, че AI може да бъде използван за създаването на смъртоносни патогени.

„Би могъл да кажеш: „Хей, геномен езиков модел, създай ми геном на грипен вирус, който е модифициран така, че да се предава по-лесно или да бъде по-смъртоносен“, казва Ханке, описвайки хипотетичен сценарий.

Потенциалните рискове са били в съзнанието и на самите изследователи още при обучението на Evo. Те не предоставят на модела данни за вируси, които заразяват хора, и изключват сходни вируси, засягащи други животни, растения и гъби.

В резултат Evo не може да генерира геноми на вируси, които биха представлявали заплаха за хората.

„Просто искахме да бъдем изключително предпазливи“, казва Брайън Хай, специалист по изчислителна биология в Станфордския университет и един от авторите на изследването.

Генеративните модели натоварват системата за научно рецензиране. Анализ на FT показва, че големият брой нови ръкописи води до повърхностни анализи и манипулирани данни, което създава риск за ключови сектори като медицината и финансите

AI увеличава броя на академичните изследвания за сметка на качеството им, предупреждават учени

Ханке приветства тази предпазна мярка.

„Смятам, че това заслужава признание, защото те на практика не получават никакви указания от никого как трябва да действат“, казва той.

Миналата седмица Националните здравни институти на САЩ въведоха нова политика за ограничаване на високорисковите изследвания в областта на науките за живота. Тя забранява експерименти, които биха направили биологични агенти по-опасни.

Компютърните изследвания обаче, включително генерирането на вирусна ДНК чрез AI, „не са забранени от тази политика, освен ако не включват обект, определен като рисков“, посочва институцията.

При естествен вирус като причинителя на едрата шарка е сравнително лесно да се прецени дали попада в тази категория. При вирус, създаден от AI модел, подобна оценка е далеч по-трудна и според Ханке все още няма общоприет стандарт.

„Как оценяваш риска от нещо, което никога досега не си виждал?“, пита той.