ژنوم‌های سفارشی با هوش مصنوعی: مرز جدید زیست‌شناسی مصنوعی در زیست‌شناسی مرزی وجود دارد که تا چند سا

ژنوم‌های سفارشی با هوش مصنوعی: مرز جدید زیست‌شناسی مصنوعی در زیست‌شناسی مرزی وجود دارد که تا چند سال پیش دست‌نیافتنی به نظر می‌رسید، اما امروزه، به لطف هوش مصنوعی، از آن فراتر رفته است: طراحی کل ژنوم از ابتدا به آسانی نوشتن یک متن به واقعیت تبدیل شده است.…محققان یک سیستم فیلتر سه لایه ایجاد کردند: یک بررسی کنترل کیفیت اولیه برای طول صحیح، محتوای GC مناسب و عدم وجود توالی‌های مشکل‌ساز؛ یک فیلتر تروپیسم، یعنی توانایی آلوده کردن باکتری هدف، که از طریق وجود پروتئین‌های اتصال مشابه پروتئین‌های ΦX174 تأیید می‌شود؛ و یک فیلتر تنوع که ژنوم‌هایی را انتخاب می‌کند که به اندازه کافی از نمونه‌های طبیعی فاصله دارند، با معماری‌های ژنتیکی جدید و توالی‌های پروتئینی واگرا. از هزاران ژنوم تولید شده، ۳۰۲ مورد برای سنتز شیمیایی انتخاب شدند، ۲۸۵ مورد در آزمایشگاه مونتاژ شدند و ۱۶ مورد عملکردی بودند: ویروس‌های زنده که قادر به آلوده کردن و کشتن باکتری‌ها هستند. میزان موفقیت، بین ۵ تا ۷ درصد، ممکن است کوچک به نظر برسد، اما وقتی در نظر بگیرید که شامل طراحی یک ژنوم کامل با صدها جهش در مقایسه با ژنوم‌های طبیعی است، فوق‌العاده است، در حالی که میزان بقای مورد انتظار برای جهش‌های تصادفی نزدیک به صفر بوده است. ۱۶ ویروس تولید شده کپی‌های ساده‌ای از ΦX174 نیستند، بلکه دارای ترکیبات ژنتیکی قبلاً دیده نشده‌ای هستند که ژن‌های آنها بازآرایی، تعویض یا حذف شده‌اند. یک مثال بارز Evo-Φ36 است که در آن، اصلاحی که در آزمایش‌های قبلی کشنده بودن آن ثابت شده بود، به لطف مجموعه‌ای از جهش‌های جبرانی که به طور خودکار شناسایی شده‌اند، توسط مدل امکان‌پذیر شد. ویروس‌های مصنوعی رفتارهای بسیار متنوعی از خود نشان می‌دهند: برخی باکتری‌ها را به سرعت می‌کشند، برخی دیگر کندتر، و رقابتی‌ترین آنها اصلاً شبیه‌ترین ویروس‌ها به ویروس‌های طبیعی نیستند. وقتی محققان ویروس‌ها را در برابر سویه‌های باکتریایی مقاوم آزمایش کردند، ترکیب تولید شده توسط هوش مصنوعی تنها پس از یک یا دو پاساژ غالب شد، در حالی که فاژ طبیعی و خویشاوندان نزدیک آن پس از پنج پاساژ شکست خوردند. تنوع مهندسی شده توسط هوش مصنوعی، ماده خام لازم برای سازگاری سریع را فراهم کرد: تنها چند نوترکیبی برای تولید ویروس‌هایی که قادر به غلبه بر مقاومت بودند، کافی بود و پیامدهای عمیقی برای فاژدرمانی داشت.یکی از جذاب‌ترین و بحث‌برانگیزترین سوالات مطرح شده توسط این مطالعه، مربوط به اصالت واقعی ژنوم‌های تولید شده است. اگر داده‌های منتشر شده را بررسی کنیم، یک پارادوکس آشکار را کشف می‌کنیم: ۱۶ فاژ عملکردی، شباهت توالی با نزدیکترین ژنوم طبیعی از ۹۳.۲٪ تا ۹۸.۸٪ را نشان می‌دهند و همبستگی مثبتی بین زنده ماندن فاژها و شباهت آنها با ژنوم طبیعی وجود دارد. به نظر می‌رسد این داده‌ها نشان می‌دهد که مدل به سادگی الگوهای موجود را نوترکیب کرده است، اما واقعیت پیچیده‌تر است. اصالت نباید صرفاً از نظر درصد شباهت سنجیده شود: ژنوم‌های تولید شده، بازآرایی‌های ژنی، جهش‌های جدید و معماری‌های واگرا را در ترکیباتی نشان می‌دهند که هرگز در طبیعت مشاهده نشده‌اند. سیزده مورد از شانزده ژنوم فعال حاوی جهش‌هایی بودند که در هیچ توالی طبیعی شناخته‌شده‌ای وجود نداشتند؛ در Evo-Φ36، مدل، یک پروتئین بسته‌بندی DNA را از یک فاژ از نظر تکاملی دور، راه‌حلی که محققان با مهندسی منطقی به‌طور ناموفقی امتحان کرده بودند، ترکیب کرد؛ و ویروس‌های تولید شده رفتارهای فنوتیپی بسیار متنوعی را نشان می‌دهند که برخی از آنها در ویروس‌های طبیعی وجود ندارند. پارادوکس کاهش زیست‌پذیری با دور شدن از ژنوم‌های طبیعی، نه تنها این فرضیه را که مدل، قوانین کلی بیولوژیکی را درونی کرده است، رد نمی‌کند، بلکه به‌طور متناقضی آن را تأیید می‌کند: مدل آموخته است که ژنوم یک سیستم بسیار محدود است، جایی که یک نوکلئوتید نادرست می‌تواند کل ویروس را غیرقابل زیست کند و بنابراین توالی‌هایی تولید می‌کند که نزدیک به توالی‌های طبیعی باقی می‌مانند، نه به دلیل فقدان خلاقیت، بلکه به این دلیل که فضای «از نظر بیولوژیکی ممکن» بسیار محدود است. آنچه این نتیجه را خارق‌العاده می‌کند، تولید ژنوم‌های کاملاً متفاوت نیست، بلکه تولید ژنوم‌های کاربردی با صدها جهش در مقایسه با ژنوم‌های طبیعی است، با نرخ موفقیت ۵ تا ۷ درصد که در مقایسه با نرخ بقای مورد انتظار برای جهش‌های تصادفی (نزدیک به صفر)، واقعاً چشمگیر است.این ما را به قلب بحث علمی فعلی می‌رساند: آیا مدل‌هایی مانند Evo «طوطی‌های تصادفی» هستند که صرفاً الگوهای آموخته‌شده را بازترکیب می‌کنند، یا قابلیت‌های نوظهوری از خود نشان می‌دهند؟ از یک سو، Evo قطعاً یک «طوطی» است: الگوهای آماری را از داده‌های آموزشی آموخته و آنها را بازتولید می‌کند، و شباهت آن با ژنوم‌های طبیعی و همبستگی بین زیست‌پذیری و شباهت، روشن‌ترین گواه این مکانیسم است.https://www.scienzainrete.it/articolo/genomi-su-misura-con-lia-nuova-frontiera-della-biologia-sintetica/francesco-branda/2026-08