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2026-08-11 05:00

科学家用AI造病毒:是医学希望还是潘多拉魔盒

如果有那么一天,人工智能可以写出一串从未在地球上存在过的生命代码,还是可以复制,可以繁衍的那种,你会高兴吗?

就在不久之前,这件事变成了现实。斯坦福大学和Arc研究所的科学家团队利用一个名为Evo的AI模型,在计算机中生成了数千个全新的病毒基因组。随后,他们从中挑选了约300个,在实验室里进行人工合成,最终有16个病毒 “活了过来”,它们能成功感染大肠杆菌,并在培养皿中疯狂繁殖。

这是人类有史以来第一次用AI从头设计出功能完整的病毒基因组。研究成果于2026年8月6日发表在顶级学术期刊Science上。

消息一出,科学界为之沸腾,而生物安全专家则连夜发出警告:“生成式病毒基因组设计的能力已经存在,但安全驾驭它的治理机制,则尚不存在。”

这16个全新的病毒到底是战胜超级细菌的希望之光,还是潘多拉魔盒的再度开启?

不眠之夜的掌声

凌晨时分,斯坦福大学的一间实验室里,博士研究生塞缪尔·金紧盯着培养皿。他和同事们将人工智能设计的数百个DNA序列合成为真实的病毒基因组,然后导入大肠杆菌之中,他们在等待一个不确定的结果。

最后,斑块出现了。

培养皿上那些清晰的小斑块意味着细菌被杀死,意味着那些由AI凭空设计的基因序列,真的产生了能够感染、复制、杀灭活细菌的功能性病毒。

“我们开始看到透明的斑块,真是极其兴奋。”金回忆道。

实验结果被分享给整个团队时候,“房间里顿时爆发出热烈的掌声”, 斯坦福大学助理教授布莱恩·希如此回忆道。

这阵掌声是为一项可能重塑医学未来的突破而响的,与此同时,这阵掌声也为一个充满未知风险的新时代拉开了帷幕。

8月6日,这项研究正式发表于Science。斯坦福大学和Arc研究所的科学家团队宣布他们利用人工智能系统,从头设计了全新的病毒基因组,不是对已知病毒的复制或修改,而是真正的原创。

在此之前,科学家已经能够合成病毒,但主要依靠复制已知病原体或其变种。而这一次,AI像一位学会了生命语言的小说家,创作了新的篇章。

研究团队使用了名为Evo 1和Evo 2的AI基础模型。这两个模型的训练数据来自所有生命领域的数百万个基因组,包括病毒、细菌、植物、动物和人类的遗传密码。就像ChatGPT通过学习海量文本学会预测下一个词一样,Evo模型学会了预测生命的语言:基因如何组织、哪些序列是保守的、怎样的改动能让一个生物体仍然保持功能。

然后,科学家给AI设定了一个具体目标:以噬菌体Phi X-164(一种感染大肠杆菌的病毒)为参照,生成全新的基因组,这些基因组必须保留感染大肠杆菌所必需的功能性组织,但DNA序列可以是完全不同的。

于是,AI一口气生成了数千个基因组。

经过筛选,研究团队挑出了约300个最有希望的AI设计稿,在实验室中逐一合成。最终,16个基因组产生了功能完整的病毒。有些病毒感染细菌更快,有些病毒复制能力不同,但共同点是它们在自然界中从未存在过。

噬菌体:从厕所到武器

这16种新病毒都属于噬菌体,即专门感染细菌的病毒。噬菌体只能识别并入侵特定种类的细菌,对人类细胞无计可施。

噬菌体并不是新鲜事物。在你家的花洒、牙刷,甚至你的肠道里,比比皆是。

问题在于,自然界的噬菌体常常受限于细菌快速进化的耐药性。不过,当科学家将新设计的AI噬菌体混合物与天然噬菌体混合物,同时暴露给已对Phi X-164产生耐药性的大肠杆菌菌株时,结果令人震撼:AI生成的病毒能够迅速克服细菌的耐药性,而天然噬菌体做不到。

论文作者写道,这一突破为生成适应性强、有弹性的噬菌体疗法以对抗快速演变的病原体铺平了道路。

在全球抗生素耐药性危机日益严峻的当下,医学界最渴望听到这样的消息。联合国新报告已经发出警告,气候变化正在加剧超级细菌的增长。研究人员在来自10个国家的样本中发现了对所有已知抗生素都具有耐药性的超级细菌变种,这些菌株“无法被市场上的任何药物控制”。

在这样的大背景下,噬菌体疗法被视为对抗超级细菌的最后防线之一。而AI的加入,可能让这道防线变得更加灵活、主动、甚至具备与细菌赛跑的进化能力。

“生命大语言模型”如何工作?从进化约束到超越进化

Evo模型的工作方式类似于大语言模型。ChatGPT通过学习数十亿文本学会了词语之间的关联和语法规则;Evo则通过学习数百万基因组,学会了基因序列之间的“语法”和“语义”,即所谓进化约束。

自然界中的基因组不是随机拼凑的。某些序列必须保持特定结构才能维持功能,某些基因必须按照特定顺序排列,某些调控元件必须出现在特定位置,这些都是进化过程中写下的规则。Evo模型通过训练,学会了这些规则。

但有趣的是,当科学家分析AI生成的病毒基因组时,发现其中一些特征“在进化上距离遥远”,也就是说,AI实现了自然进化需要数百万年才能摸索出来的改变。

这可不止是学习,从某种意义上讲,这是造物。

希望的背后是警告

然而,掌声未落,警告已起。

与这篇研究同期发表于《科学》杂志的,还有一篇来自约翰斯·霍普金斯大学健康安全中心的评论文章。作者采用了一个直白却沉重的标题:

“利用生成式AI编写病毒基因组的能力现已存在;而安全引导它的治理机制却不存在。”

他们称这项发现提出了 “紧迫的生物安全和生物安保问题” 。

这话并非危言耸听。三年前,兰德公司的研究已经发出警告,称最先进的AI系统有能力改进生物武器攻击的策划与执行流程。如今,技术发展得更快了。

专家们特地指出了一个领域:感染真核生物的病原体。真核生物包括人类、动物和植物,这类病原体能导致疟疾、某些真菌感染等疾病。评论文章的作者写道: “此类基因组有可能编码新的病原体,能够以现有应对措施无法控制的方式感染人类、动物或植物。”

如果有人引导一个AI系统去设计能够感染人类细胞的病毒基因组,理论上讲,它可以创造出自然界中从未存在过的病原体。而我们没有任何天然的免疫功能,也没有现成的药物。

两难的未来:技术跑得比治理快

三年前,当大型语言模型开始展现出惊人的能力时,人们担心的是虚假信息与失业。今天,当一个AI模型能够设计和合成全新病毒,风险维度又加一层。

生物伦理学家表示,我们正处于一个转折点,技术能力的发展速度远远超过了建立防护网的速度。这不是杞人忧天,而是当下的问题’。

不过研究者也指出,目前AI设计病毒的成功率仍然极低,在数千个基因组中,只有16个可行,成功率不足1%,远没到想生成什么病毒就生成什么病毒的地步。但所有人都清楚,效率低只是暂时的,技术进步从不等人。

是福是祸?科技伦理的十字路口

历史告诉我们,每一项强大的技术都是双刃剑。核能可以发电,也可以毁灭城市;基因编辑可以治愈遗传病,也可以设计婴儿。如今,AI基因组设计可以拯救千万耐药感染患者,攻克超级细菌,也可能成为生化武器。

关键在于,我们能否给狂奔的技术系上伦理与监管的缰绳。

目前,全球尚无专门针对AI设计病原体的国际公约或法律框架。科学家呼吁,必须立即展开跨国对话,建立类似核不扩散的生物安全条约,限制高危险病原体基因组的AI训练和合成,同时加强合成DNA供应商的审查机制。

站在“造物主”的门槛上

从读取自然基因组,到AI自主编写新基因组,我们正从观察生命走向创作生命。这16种新病毒,虽然只是微小的噬菌体,却象征着人类首次借助AI跨过了一道无形的门槛。

对于医学来说,这项突破意味着个性化噬菌体疗法已不再遥不可及。假如病人感染了一种多重耐药菌,医生可以提取病人的细菌样本,让AI在几小时内设计出专门猎杀它的噬菌体,然后在实验室快速合成,一周之内即可用上药物。

对于基础科学来说,这项突破意味着我们得以探索那些从未发生的进化,AI可以生成自然界里从未有过的蛋白质、酶、调控回路,帮助我们理解生命的基本原理,甚至发现全新的生物功能。

但对于人类的命运而言,这项突破也可能成为开启潘多拉魔盒的钥匙,有朝一日,万一AI设计出无法遏制的完美病原体,人类恐将付出无法承受的代价。

这是一个科学问题,更是一个治理问题。它考验的不仅是科学家的智慧,更是全人类共同应对新兴技术的勇气和远见。理智与监管必须跟上创新的速度,不要让人类栽在自己的造物手里。

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