Για πρώτη φορά, επιστήμονες χρησιμοποίησαν τεχνητή νοημοσύνη για να σχεδιάσουν νέους ιούς που δεν έχουν καταγραφεί στη φύση, ανοίγοντας τον δρόμο για πιθανές εφαρμογές στην ιατρική και τη βιοτεχνολογία, αλλά και προκαλώντας ανησυχίες για την ενδεχόμενη αξιοποίηση της τεχνολογίας στη δημιουργία επικίνδυνων παθογόνων.

Η κατασκευή ιών από συνθετικό DNA δεν είναι νέα πρακτική. Εδώ και χρόνια, ερευνητές δημιουργούν ιικά γονιδιώματα στο εργαστήριο, προκειμένου να μελετήσουν τον τρόπο λειτουργίας των ιών και να αναπτύξουν φάρμακα και εμβόλια. Η νέα μελέτη, ωστόσο, η οποία δημοσιεύθηκε στην επιστημονική επιθεώρηση Science, προχωρά ένα βήμα παραπέρα: αντί να αντιγράψουν υπάρχοντες ιούς, οι επιστήμονες ανέθεσαν σε μοντέλο τεχνητής νοημοσύνης να σχεδιάσει νέα γονιδιώματα.

Ερευνητές του Arc Institute, στο Πάλο Αλτο της Καλιφόρνιας, εκπαίδευσαν το μοντέλο Evo ώστε να αναγνωρίζει μοτίβα στη δομή του DNA και να δημιουργεί νέες γενετικές αλληλουχίες. Το Evo λειτουργεί με τρόπο παρόμοιο με τα γλωσσικά μοντέλα, όπως το ChatGPT, τα οποία προβλέπουν ποιες λέξεις είναι πιθανότερο να ακολουθήσουν η μία την άλλη. Στην περίπτωση του Evo, όμως, το «αλφάβητο» δεν αποτελείται από λέξεις, αλλά από τα τέσσερα γράμματα του DNA: A, C, G και T.

Για την εκπαίδευσή του, το μοντέλο ανέλυσε γενετικές αλληλουχίες από χιλιάδες είδη ζώων, φυτών, μικροβίων και ιών — συνολικά περίπου εννέα τρισεκατομμύρια νουκλεοτίδια. Στόχος ήταν να εντοπίσει τους «γραμματικούς κανόνες» του DNA, δηλαδή τα πρότυπα που επιτρέπουν σε μια γενετική αλληλουχία να παράγει λειτουργικές πρωτεΐνες και οργανωμένες βιολογικές δομές.

Από 700.000 υποψήφια γονιδιώματα, 16 αποδείχθηκαν λειτουργικά

Καθώς το ανθρώπινο γονιδίωμα περιλαμβάνει περισσότερα από τρία δισεκατομμύρια νουκλεοτίδια, οι επιστήμονες επέλεξαν να ξεκινήσουν με πολύ μικρότερα γονιδιώματα, όπως εκείνα των ιών. Επικεντρώθηκαν στον Phi X-174, έναν βακτηριοφάγο που προσβάλλει αποκλειστικά βακτήρια E. coli και έχει μελετηθεί εκτενώς επί σχεδόν έναν αιώνα.

Οι ερευνητές εκπαίδευσαν εκ νέου το Evo χρησιμοποιώντας τα 11 γονίδια του Phi X-174 και περίπου 15.000 συγγενικούς ιούς. Στη συνέχεια, ζήτησαν από το μοντέλο να δημιουργήσει δικές του εκδοχές. Το Evo παρήγαγε περίπου 700.000 πιθανές γενετικές αλληλουχίες, από τις οποίες οι επιστήμονες επέλεξαν εκείνες που θεωρούσαν πιθανότερο να λειτουργήσουν.

Τελικά, κατασκεύασαν μόρια DNA βασισμένα σε 285 προτεινόμενα γονιδιώματα και τα εισήγαγαν σε βακτήρια. Στις περισσότερες περιπτώσεις δεν συνέβη τίποτα. Σε ορισμένα τρυβλία, όμως, εμφανίστηκαν διαυγείς κηλίδες πάνω στις αποικίες βακτηρίων, ένδειξη ότι οι ιοί είχαν πολλαπλασιαστεί και καταστρέψει τα κύτταρα-ξενιστές τους.

Συνολικά, 16 από τα γονιδιώματα που είχε σχεδιάσει το Evo παρήγαγαν βιώσιμους νέους ιούς. Ορισμένοι από αυτούς πολλαπλασιάζονταν μάλιστα ταχύτερα από τον φυσικό Phi X-174.

«Πρόκειται για ένα σημαντικό ορόσημο», δήλωσε ο Πάτρικ Κάι, συνθετικός βιολόγος στο Πανεπιστήμιο του Μάντσεστερ, ο οποίος δεν συμμετείχε στη μελέτη. Από την πλευρά του, ο Ολιβερ Κρουκ, ειδικός στη χημεία των πρωτεϊνών στο Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης, επισήμανε ότι οι νέοι ιοί δεν ήταν απλώς «ασθενικές εκδοχές» όσων ήδη υπάρχουν.

Απέκλεισαν δεδομένα για ιούς που μολύνουν ανθρώπους

Παρά τα εντυπωσιακά αποτελέσματα, οι επιστήμονες διευκρινίζουν ότι οι ιοί δεν ήταν ριζικά διαφορετικοί από τους φυσικούς συγγενείς τους και βασίζονταν στους ίδιους θεμελιώδεις βιολογικούς μηχανισμούς. Δεν αποτελούν επίσης απειλή για τον άνθρωπο, καθώς μπορούν να μολύνουν μόνο βακτήρια.

Η τεχνολογία θα μπορούσε μελλοντικά να αξιοποιηθεί για την ανάπτυξη νέων εργαλείων στην ιατρική. Οι ιοί χρησιμοποιούνται ήδη ως φορείς γονιδίων σε γονιδιακές θεραπείες, μεταφέροντας γενετικό υλικό μέσα στα ανθρώπινα κύτταρα. Ιοί σχεδιασμένοι με τεχνητή νοημοσύνη θα μπορούσαν ενδεχομένως να καταστούν αποτελεσματικότεροι ή πιο εξειδικευμένοι για συγκεκριμένες εφαρμογές.

Την ίδια στιγμή, όμως, η επιτυχία του Evo εντείνει τους φόβους ότι παρόμοια μοντέλα θα μπορούσαν κάποτε να χρησιμοποιηθούν για τον σχεδιασμό περισσότερο μεταδοτικών ή θανατηφόρων παθογόνων.

Οι ερευνητές απέκλεισαν από την εκπαίδευση του μοντέλου δεδομένα για ιούς που μολύνουν ανθρώπους, καθώς και συγγενικούς ιούς ζώων, φυτών και μυκήτων. Με αυτόν τον τρόπο, επιδίωξαν να περιορίσουν τη δυνατότητα του Evo να δημιουργήσει γονιδιώματα που θα μπορούσαν να απειλήσουν την ανθρώπινη υγεία.

Ωστόσο, σύμφωνα με τον Μόριτς Χάνκε, ερευνητή στο Johns Hopkins Center for Health Security, οι κυβερνήσεις και οι επιστημονικοί οργανισμοί δεν έχουν ακόμη διαμορφώσει επαρκείς κανόνες για την αξιολόγηση των κινδύνων από ιούς που σχεδιάζονται μέσω τεχνητής νοημοσύνης.

«Πώς μπορείς να αξιολογήσεις τον κίνδυνο από κάτι που δεν έχεις ξαναδεί;» διερωτήθηκε.

Πηγή: ΝΥΤ