Science刊发研究:AI设计的16种新病毒实现存活与自我复制

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News Editor
2026-08-10 08:00:09
斯坦福大学与 Arc Institute 的一项发表于《Science》的研究显示,模型 Evo 生成了 70 万个病毒候选基因组,研究团队从中筛选 285 条进行人工合成,最终得到 16 种能够感染细菌并自我复制的新病毒。实验还显示,部分 AI 生成噬菌体在裂解细菌速度上超过天然 ΦX174,并在针对 3 种耐药菌株的测试中优于天然噬菌体混合物。

斯坦福大学与 Arc Institute 的一项研究登上《Science》,核心结果是:AI 首次从零设计出自然界中不存在、且能够存活并自我复制的病毒基因组。研究中,模型 Evo 生成了 70 万个病毒候选基因组,团队从中筛出 285 条进行 DNA 人工合成,最终获得 16 种能够感染细菌的新病毒。

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Evo 生成 70 万个候选基因组

论文链接显示,这项研究发表于《Science》:https://www.science.org/doi/10.1126/science.aec2657。承担设计任务的模型名为 Evo,由 Arc Institute 打造。报道将其描述为一种面向生物序列的生成模型,训练期间使用了约 9 万亿个核苷酸数据,覆盖动物、植物、微生物和病毒。

研究使用的基本对象是 DNA 序列。按文中表述,DNA 由 A、C、G、T 四种核苷酸构成,基因则由这些“字母”排列组合形成。Evo 没有依赖教科书式规则,而是通过大规模序列样本学习其中的模式,并一次性生成了 70 万份候选病毒基因组。

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285 条被合成,16 种新病毒最终存活

在实验阶段,研究团队从 70 万份候选中筛选出 285 份,进一步制成人工 DNA 分子,并导入大肠杆菌进行培养。大多数培养皿没有出现明显变化,细菌持续生长;随后,部分培养皿中出现清晰斑点,显示有病毒完成感染与复制。

最终,16 种具备生命活动、能够感染细菌并可自我复制的全新病毒在实验中产生。按原文描述,这是人类历史上第一次由 AI 从零设计出完整、活的生命体基因组。

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部分 AI 病毒裂解细菌速度超过天然 ΦX174

研究不只验证了这些病毒能够“活下来”,还测试了它们的表现。结果显示,这批 AI 生成病毒中的一部分在繁殖和裂解细菌速度上超过了天然原版病毒 ΦX174。

冷冻电镜还记录到一个细节:其中一个名为 Evo-Φ36 的病毒,其外壳使用了一个来自演化上较远亲缘对象的 DNA 包装蛋白。报道据此指出,AI 在设计过程中组合了不同来源的生物部件,而这一结构最终仍然能够运作。

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研究对象为何是 ΦX174

被 AI 改写的病毒是 ΦX174。报道提到,这种病毒于 1935 年在巴黎的下水道中被发现,只感染大肠杆菌,对人和其他动物无害,因此长期是分子生物学中的经典研究对象。

它的重要性还在于,1977 年 Sanger 团队完成的人类历史上第一次完整基因组测序,测的正是 ΦX174。按文中时间线,从 1977 年人类第一次完整“读”出一个生命体的全部指令,到 49 年后 AI 第一次完整“写”出一个生命体基因组,研究对象仍然是同一物种。

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报道还提到,ΦX174 的基因组长度约为 5000 个碱基,包含 11 个基因。虽然体积不大,但这些基因彼此嵌套、相互重叠,使其成为难度很高的设计对象。

研究团队谈“生成式基因组设计”

主导这项研究的斯坦福助理教授 Brian Hie在报道中表示:“欢迎来到生成式基因组设计的时代”。这句话对应的,是 AI 已经不只是分析和读取生物序列,而是开始直接参与新基因组的设计与实验验证。

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耐药菌测试:AI 生成噬菌体混合物攻破 3 种菌株

报道将这项工作与抗生素耐药问题联系在一起。《柳叶刀》GRAM 项目预测,2025 年至 2050 年,抗生素耐药将直接导致 3910 万人死亡。作为替代方案之一,噬菌体疗法的思路是使用病毒杀死细菌,但细菌同样会对噬菌体产生耐药性。

在本次实验中,团队先培养出对天然 ΦX174 完全免疫的大肠杆菌,随后分别测试两种“鸡尾酒”方案:

  • 天然噬菌体混合物:未能取胜;
  • AI 生成噬菌体混合物:迅速攻破 3 种耐药菌株。

报道认为,这一结果首次证明,面对细菌快速进化,AI 可以通过批量生成新噬菌体的方式跟上变化速度。

从“读懂”到“写出”生命

原文将这项研究放在更长的技术时间线上观察:1977 年,人类第一次完整读出一个生命体基因组;如今,AI 首次写出一个能够存活并自我复制的新病毒基因组。文中引用的材料来自微信公众号“新智元”,署名为“ASI 启示录”。

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