Για πρώτη φορά, επιστήμονες χρησιμοποίησαν την τεχνητή νοημοσύνη για να δημιουργήσουν νέα είδη ιών, αναπτερώνοντας τις ελπίδες για ιατρικές προόδους, ενώ παράλληλα εγείρουν την ανησυχητική πιθανότητα η τεχνολογία αυτή να χρησιμοποιηθεί κάποια μέρα για την εφεύρεση επικίνδυνων παθογόνων.

Η σύνθεση ιών από το μηδέν δεν είναι κάτι καινούργιο. Οι ερευνητές έμαθαν εδώ και καιρό πώς να κατασκευάζουν ιικά γενώματα· αυτά χρησιμοποιούνται για την έρευνα αντιιικών φαρμάκων και εμβολίων, καθώς και για την κατανόηση του τρόπου λειτουργίας των ιών.

Αλλά η νέα μελέτη, που δημοσιεύτηκε την Πέμπτη στο περιοδικό Science, προχωρά πολύ πέρα από την απλή αντιγραφή ιικών γονιδίων. Επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο Στάνφορντ (Stanford) και στο Ινστιτούτο Arc, έναν ερευνητικό οργανισμό στο Πάλο Άλτο της Καλιφόρνια, δίδαξαν την Τεχνητή Νοημοσύνη να αναγνωρίζει μοτίβα δομής του DNA στη φύση και στη συνέχεια να χρησιμοποιεί αυτά τα δεδομένα για να γράφει συνταγές για εντελώς νέους ιούς.

Οι ερευνητές ακολούθησαν αυτές τις συνταγές για να δημιουργήσουν μόρια DNA, τα οποία εισήγαγαν σε βακτήρια. Στη συνέχεια, τα τροποποιημένα βακτήρια παρήγαγαν ιούς που δεν είχαν παρατηρηθεί ποτέ στη φύση. Οι ιοί αυτοί ήταν σε θέση να μολύνουν άλλα βακτήρια, αποδεικνύοντας ότι ήταν βιώσιμοι.

«Αυτό είναι ένα σημαντικό ορόσημο», δήλωσε ο Πάτρικ Τσάι (Patrick Cai), συνθετικός βιολόγος στο Πανεπιστήμιο του Μάντσεστερ, ο οποίος δεν συμμετείχε στη μελέτη.

Οι ιοί που επινόησε η ΤΝ δεν αποτελούν απειλή για τους ανθρώπους, επειδή είναι όλοι παρόμοιοι με έναν φυσικό ιό που ονομάζεται Phi X-174, ο οποίος μπορεί να μολύνει μόνο βακτήρια.

Η ανακάλυψη αυτή χαρακτηρίστηκε ως ένα «πολύ σημαντικό σημείο καμπής» στην επιστήμη που θα μπορούσε να ξεκλειδώσει μια νέα εποχή για τη θεραπεία ασθενειών. Ωστόσο, οι ειδικοί προειδοποιούν επίσης ότι οι ιοί που σχεδιάζονται από την ΤΝ εγείρουν «επείγουσες» ανησυχίες για την ασφάλεια και τη βιοασφάλεια.

Τα εργαλεία ΤΝ εξελίσσονται ραγδαία και έχουν ήδη χρησιμοποιηθεί για τον σχεδιασμό νέων αντιβιοτικών.

Αλλά αυτό είναι σχετικά απλό σε σύγκριση με τον σχεδιασμό ενός νέου βιώσιμου ιού από το μηδέν.

«Αυτό είναι ένα επόμενο βήμα στην πολυπλοκότητα που μπορεί να σχεδιαστεί από την παραγωγική ΤΝ, είναι η πρώτη φορά που η παραγωγική ΤΝ χρησιμοποιείται για το σχεδιασμό ενός πλήρους γενώματος, είναι κάτι που μπορεί να αναπαραχθεί και να έχει άλλες λειτουργίες μέσα στα κύτταρα… αυτό ήταν μια νέα περιοχή για εμάς», δήλωσε στο BBC ο Μπράιαν Χάι (Brian Hie), επίκουρος καθηγητής στο Πανεπιστήμιο Στάνφορντ.

Η τεχνολογία λειτουργεί παρόμοια με τα μεγάλα γλωσσικά μοντέλα, όπως το ChatGPT, τα οποία προβλέπουν αλληλουχίες κειμένου.

Σε αυτή την περίπτωση, τα μοντέλα ΤΝ, γνωστά ως Evo1 και Evo2, προβλέπουν τη γλώσσα της ζωής αντί για λέξεις.

Τα μοντέλα ΤΝ εκπαιδεύτηκαν σε γενετικούς κώδικες από ιούς, βακτήρια, φυτά και ανθρώπους.

Στη συνέχεια βελτιστοποιήθηκαν για να παράγουν έναν τύπο ιού, γνωστό ως βακτηριοφάγο (ή φάγο), ο οποίος μολύνει μόνο συγκεκριμένα είδη βακτηρίων.

Οι ερευνητές του Στάνφορντ επέλεξαν τα 302 πιο υποσχόμενα σχέδια ΤΝ και τα συνέθεσαν στο εργαστήριο. Από αυτά, τα 16 αποδείχθηκαν αποτελεσματικά στην εξόντωση του βακτηρίου E. coli.

Ο Σάμιουελ Κινγκ (Samuel King), υποψήφιος διδάκτορας στο εργαστήριο, δήλωσε ότι κατάλαβαν ότι οι βακτηριοφάγοι λειτουργούσαν τις πρώτες πρωινές ώρες.

Οι βακτηριοφάγοι τοποθετήθηκαν σε τριβλία Πέτρι στα οποία αναπτυσσόταν ένα στρώμα βακτηρίων και οι επιστήμονες περίμεναν σημάδια ότι οι νέοι τους ιοί απολάμβαναν το «γεύμα».

«Αρχίσαμε να βλέπουμε αυτές τις καθαρές κηλίδες και ήταν εξαιρετικά συναρπαστικό», λέει ο Κινγκ. Όταν τα αποτελέσματα κοινοποιήθηκαν στην υπόλοιπη ομάδα «η αίθουσα ξέσπασε αυθόρμητα σε χειροκροτήματα», θυμάται ο Χάι.

Η ανάπτυξη νέων βακτηριοφάγων θα μπορούσε να οδηγήσει σε νέους τρόπους θεραπείας λοιμώξεων που έχουν γίνει ανθεκτικές στα αντιβιοτικά.

Αλλά η ανακάλυψη αναδεικνύει επίσης την ικανότητα της ΤΝ να σχεδιάζει νέα βιολογία που ξεπερνά τον φυσικό κόσμο – αυτό που είναι γνωστό ως συνθετική βιολογία.

Ο Χάι υποστηρίζει ότι αυτό έχει τη δυνατότητα να «βελτιώσει τεράστια την ανθρώπινη υγεία» μέσω της ανάπτυξης νέων φαρμάκων και θεραπειών.

Ωστόσο, έχουν ήδη εκφραστεί ανησυχίες ότι η ίδια τεχνολογία θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί κακόβουλα για τη δημιουργία νέων ασθενειών.

Σε σχόλιο που συνοδεύει τη δημοσίευση στο περιοδικό Science, ο Δρ Τόμας Ίνγκλεσμπι (Thomas Inglesby) και ο Δρ Μόριτς Χάνκε (Moritz Hanke) από το Κέντρο Ασφάλειας Υγείας του Πανεπιστημίου Τζονς Χόπκινς (Johns Hopkins) έγραψαν ότι τα ευρήματα εγείρουν «επείγοντα ζητήματα βιοασφάλειας και βιοπροστασίας».

Δήλωσαν ότι δεν τίθεται πλέον θέμα για το «αν θα υπάρχει παραγωγικός σχεδιασμός ιικού γενώματος», αλλά για το αν μπορεί να χρησιμοποιηθεί χωρίς «να προκαλέσει σοβαρή βλάβη».

Για παράδειγμα, ανέφεραν ότι νέοι ιοί με τη δυνατότητα να προκαλέσουν ασθένειες «δεν θα πρέπει να επιδιώκονται».

Οι ίδιοι οι ερευνητές έλαβαν μέτρα για τη μεγιστοποίηση της ασφάλειας. Εξαίρεσαν ιούς που θα μπορούσαν να μολύνουν σύνθετους οργανισμούς από τη βάση δεδομένων εκπαιδευσης, διεξήγαγαν την έρευνα σε βακτηριοφάγους αντί για ιούς που μολύνουν ανθρώπους, και όλα αυτά έλαβαν χώρα σε ένα ασφαλές εργαστήριο.

Ο Χάι υποστηρίζει ότι ακόμη και οι υπάρχουσες ασφαλιστικές δικλίδες συμβάλλουν σημαντικά στο «να διασφαλιστεί ότι η τεχνολογία χρησιμοποιείται για το καλό».

Από τα bit των υπολογιστών στα άτομα

Οι ιοί δεν είναι ζωντανοί οργανισμοί και θα απαιτούνταν ένα ακόμη σημαντικό άλμα για να δημιουργήσει η ΤΝ ζωντανούς οργανισμούς.

Ο γενετικός κώδικας του βακτηριοφάγου έχει μήκος περίπου 5.400 ζεύγη βάσεων (γράμματα). Το μικρότερο γένωμα ενός ζωντανού κυττάρου είναι περίπου 500.000 ζεύγη βάσεων. Το ανθρώπινο γένωμα αποτελείται από τρία δισεκατομμύρια ζεύγη βάσεων.

Ο Χάι λέει ότι «πιθανότατα θα χρειαζόταν πολλή δουλειά, αλλά δεν είναι αδύνατο» να επιχειρήσουν τη δημιουργία ορισμένων απλών οργανισμών και ότι «ενδιαφέρονται σίγουρα να εργαστούν προς αυτή την κατεύθυνση».

Ο καθηγητής Μαρκ Γκουέλ (Marc Güell), από το εργαστήριο συνθετικής βιολογίας του Πανεπιστημίου Pompeu Fabra στην Ισπανία, δήλωσε ότι η μελέτη ήταν ένα «πολύ σημαντικό σημείο καμπής» επειδή για «πρώτη φορά στην ιστορία, αρχίζουμε να σχεδιάζουμε βιολογία σε έναν υπολογιστή».

Δήλωσε ότι αυτό «μας επιτρέπει να ονειρευόμαστε συναρπαστικές δυνατότητες για την αντιμετώπιση των μεγαλύτερων προκλήσεων της ανθρωπότητας», όπως η ανάπτυξη βακτηριοφάγων για την καταπολέμηση ασθενειών, ενζύμων για τη θεραπεία γενετικών διαταραχών και αντισωμάτων που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν στην ανοσοθεραπεία.

Ο καθηγητής Πάτρικ Τσάι (Patrick Cai), διευθυντής συνθετικής γενωματικής στο Ινστιτούτο Βιοτεχνολογίας του Μάντσεστερ, δήλωσε ότι η μελέτη ήταν ένα «σημαντικό ορόσημο».

«Η σημασία της εκτείνεται πολύ πέρα από τους βακτηριοφάγους – υποδηλώνει ότι τα γλωσσικά μοντέλα γενώματος αρχίζουν να μαθαίνουν τις αρχές σχεδιασμού που είναι κωδικοποιημένες από την εξέλιξη, ανοίγοντας την πόρτα στη συγγραφή γενώματος με τη βοήθεια της ΤΝ.»