L’intelligenza artificiale può creare una forma di vita? Questi genomi “generativi” sono un inizio.
L’intelligenza artificiale è in grado di disegnare gatti e scrivere e-mail. Ora la stessa tecnologia può comporre un genoma funzionante.
Un team di ricerca in California afferma di aver utilizzato l’intelligenza artificiale per proporre nuovi codici genetici per i virus e di essere riuscito a far sì che molti di questi virus si replicassero e uccidessero i batteri.
Gli scienziati, con sede presso la Stanford University e l’Arc Institute, entrambi a Palo Alto, affermano che i germi con DNA scritto dall’intelligenza artificiale rappresentano “il primo progetto generativo di genomi completi”.
Il lavoro, descritto in un articolo in pre-stampa, ha il potenziale per creare nuovi trattamenti e accelerare la ricerca sulle cellule ingegnerizzate artificialmente. Si tratta anche di un “primo passo impressionante” verso forme di vita progettate dall’intelligenza artificiale, afferma Jef Boeke, biologo della NYU Langone Health, a cui è stata fornita una copia in anteprima dell’articolo da MIT Technology Review.
Boeke afferma che le prestazioni dell’intelligenza artificiale sono state sorprendentemente buone e che le sue idee erano inaspettate. “Hanno visto virus con nuovi geni, con geni troncati e persino con ordini e disposizioni geniche diverse”, afferma.
Tuttavia, non si tratta ancora di vita progettata dall’intelligenza artificiale. Questo perché i virus non sono esseri viventi. Sono più simili a frammenti ribelli di codice genetico con genomi relativamente piccoli e semplici.
Nel nuovo lavoro, i ricercatori dell’Arc Institute hanno cercato di sviluppare varianti di un batteriofago, un virus che infetta i batteri, chiamato phiX174, che ha solo 11 geni e circa 5.000 lettere di DNA.
A tal fine, hanno utilizzato due versioni di un’intelligenza artificiale chiamata Evo, che funziona secondo gli stessi principi dei grandi modelli linguistici come ChatGPT. Invece di alimentarli con libri di testo e post di blog da cui imparare, gli scienziati hanno addestrato i modelli sui genomi di circa 2 milioni di altri virus batteriofagi.
Ma i genomi proposti dall’IA avrebbero avuto senso? Per scoprirlo, i ricercatori californiani hanno stampato chimicamente 302 dei disegni del genoma come filamenti di DNA e poi li hanno mescolati con batteri E. coli.
Ciò ha portato a un momento di profonda consapevolezza dell’importanza dell’intelligenza artificiale quando, una notte, gli scienziati hanno visto placche di batteri morti nelle loro piastre di Petri. Successivamente hanno scattato foto al microscopio delle minuscole particelle virali, che sembrano punti sfocati.
“È stato davvero sorprendente vedere con i propri occhi questa sfera generata dall’IA”, afferma Brian Hie, che dirige il laboratorio dell’Arc Institute dove è stato svolto il lavoro.
Complessivamente, 16 dei 302 progetti hanno funzionato, ovvero i fagi progettati al computer hanno iniziato a replicarsi, finendo per rompere i batteri e ucciderli.
J. Craig Venter, che quasi vent’anni fa ha creato alcuni dei primi organismi con DNA sintetizzato in laboratorio, afferma che i metodi di intelligenza artificiale gli sembrano “solo una versione più veloce degli esperimenti per tentativi ed errori”.
Ad esempio, quando nel 2008 il team da lui guidato è riuscito a creare un batterio con un genoma stampato in laboratorio, è stato dopo un lungo processo di tentativi ed errori per testare diversi geni. “Abbiamo utilizzato la versione manuale dell’IA, setacciando la letteratura e attingendo alle conoscenze disponibili”, afferma.
Ma è proprio la velocità il motivo per cui si scommette che l’IA trasformerà la biologia. I nuovi metodi hanno già ottenuto un Premio Nobel nel 2024 per la previsione delle forme delle proteine. E gli investitori stanno scommettendo miliardi sul fatto che l’IA possa trovare nuovi farmaci. Questa settimana una società di Boston, Lila, ha raccolto 235 milioni di dollari per costruire laboratori automatizzati gestiti dall’intelligenza artificiale.
Anche i virus progettati al computer potrebbero trovare impieghi commerciali. Ad esempio, i medici hanno talvolta provato la “terapia fagica” per curare pazienti con gravi infezioni batteriche. Test simili sono in corso per curare il marciume nero del cavolo, anch’esso causato da batteri.
“Questa tecnologia ha sicuramente un grande potenziale”, afferma Samuel King, lo studente che ha guidato il progetto nel laboratorio di Hei. Egli osserva che la maggior parte delle terapie genetiche utilizza virus per trasportare i geni nel corpo dei pazienti e che l’intelligenza artificiale potrebbe svilupparne di più efficaci.
I ricercatori di Stanford affermano di non aver intenzionalmente insegnato alla loro IA nulla sui virus che possono infettare le persone. Tuttavia, questo tipo di tecnologia crea il rischio che altri scienziati, per curiosità, buone intenzioni o malizia, possano applicare questi metodi agli agenti patogeni umani, esplorando nuove dimensioni di letalità.
“Un’area in cui esorto alla massima cautela è quella della ricerca sul potenziamento virale, soprattutto quando è casuale e non si sa cosa si otterrà”, afferma Venter. “Se qualcuno lo facesse con il vaiolo o l’antrace, sarei molto preoccupato”.
Rimane aperta la questione se un’intelligenza artificiale possa generare un genoma autentico per un organismo più grande. Ad esempio, l’E. coli ha un codice DNA circa mille volte superiore a quello del phiX174. “La complessità passerebbe da sbalorditiva a… molto, molto superiore al numero di particelle subatomiche nell’universo”, afferma Boeke.
Inoltre, non esiste ancora un modo semplice per testare i progetti dell’IA per genomi più grandi. Mentre alcuni virus possono “avviarsi” da un solo filamento di DNA, non è così per un batterio, un mammut o un essere umano. Gli scienziati dovrebbero invece modificare gradualmente una cellula esistente con l’ingegneria genetica, un processo ancora laborioso.
Nonostante ciò, Jason Kelly, CEO di Ginkgo Bioworks, un’azienda di ingegneria cellulare con sede a Boston, sostiene che proprio questo tipo di sforzo sia necessario. Egli ritiene che potrebbe essere realizzato in laboratori “automatizzati” dove i genomi vengono proposti e testati e i risultati vengono reimmessi nell’IA per ulteriori miglioramenti.
“Sarebbe una pietra miliare scientifica a livello nazionale, poiché le cellule sono gli elementi costitutivi di tutta la vita”, afferma Kelly. “Gli Stati Uniti dovrebbero assicurarsi di arrivare primi”.
