AI生成生物学领域的重大突破 - 世界首个由AI设计的病毒（噬菌体）诞生，其能够感染并杀死耐药细菌，展示了AI在设计用于治疗细菌感染的生物技术工具和疗法方面的潜力[3] - 该研究于2025年9月17日发布在预印本平台bioRxiv上，论文题为“Generative design of novel bacteriophages with genome language models”[3] - 这是AI系统首次能够编写连贯的基因组规模序列，下一步将是AI生成生命[6] 核心技术：Evo基因组语言模型 - 研究团队使用其开发的Evo 1和Evo 2两款AI模型进行设计[7] - Evo 1是在原核生物和噬菌体的基因组上训练的，是首个能在全基因组规模上以单核苷酸分辨率预测和生成DNA序列的AI模型，能够生成长度超过百万碱基对的序列[7] - Evo 2将训练数据扩展到生命的所有域，使用了12.8万个全基因组和宏基因组数据的**9.3万亿个核苷酸**，训练参数高达**400亿**，能够从头生成线粒体、细菌及酵母整个染色体序列[7] - 在本次研究前，Evo 1和Evo 2模型已基于超过**200万个噬菌体基因组**进行了训练[11] 研究设计与实验过程 - 研究选择噬菌体ΦX174作为设计模板，其基因组由**5386个核苷酸**组成，编码**11个基因**，是首个被完整测序和人工合成完整基因组的病毒[8][9] - 团队利用监督学习方法进一步训练模型，以生成能感染大肠杆菌（尤其是耐药菌株）的ΦX174样病毒基因组[11] - 从AI生成的数千个序列中筛选出**302种**可行的候选噬菌体进行DNA合成和实验测试[11] - 在302种AI设计的噬菌体中，有**16种**能够自我复制并特异性感染大肠杆菌，这些噬菌体组合能够感染并杀死三种不同的大肠杆菌菌株，而野生型ΦX174无法做到[11] 研究成果与创新性 - 成功生成的16个有功能基因组中，每个基因组与最近的天然基因组相比，含有**67-392个**新的突变[12] - 其中，Evo-Φ2147具有**392个**突变，与噬菌体NC51的平均核苷酸同源性为**93.0%**，按照某些分类学阈值可被视为一个新物种[12] - 有**13个**基因组包含的突变在任何已知的天然序列中都找不到，表明AI能够使用自然进化所未采样的序列[12] - 该策略能够补充现有噬菌体疗法，有望将噬菌体疗法从一个反复试验的过程转变为一种系统性方法，以领先于细菌进化[15] 应用前景与安全性 - 该方法有望用于安全地生成AI设计的噬菌体，以治疗包括日益严重的细菌耐药性在内的各种疾病和公共卫生问题[15] - 利用AI可以直接生成多样化的噬菌体，从而大大降低细菌全面产生抗性的可能性[15] - 论文作者强调，Evo模型的训练数据已排除影响真核生物（包括人类）的病毒，且研究中使用的模板ΦX174及大肠杆菌宿主系统是无害的，有长期安全使用记录[14]