Исследователи разработали уникальный белок, который никогда не существовал в природе, с использованием искусственного интеллекта. Новый белок, получивший название esmGFP, мог бы появиться естественным путем только через 500 миллионов лет эволюции. Однако благодаря ИИ этот процесс занял всего несколько часов.
В статье, опубликованной в журнале Science, ученые описали, как передовые языковые модели позволили им имитировать миллионы лет генетических изменений. В результате был создан синтетический аналог зеленого флуоресцентного белка (GFP), который по аминокислотной последовательности совпадает с природными аналогами лишь на 58%.
Флуоресцентные белки, подобные GFP, встречаются у некоторых морских обитателей, таких как медузы. В биологии они широко применяются в качестве биомаркеров: к их генам присоединяют другие белки, чтобы сделать их видимыми под микроскопом.
В естественных условиях такие белки формируются за счет случайных мутаций на протяжении миллионов лет. Однако новая модель ИИ, ESM3, использовала совершенно иной подход. Она была обучена на базе данных, содержащей 2,78 миллиарда известных белков, и с помощью вычислительных мощностей в один триллион терафлопс смогла создать новые гипотетические последовательности.
В частности, для esmGFP алгоритм закодировал 96 мутаций, которые в природе появились бы не раньше чем через полмиллиарда лет.
По словам Алекса Ривса, сооснователя компании EvolutionaryScale, их модель способна выводить фундаментальные биологические закономерности и создавать функциональные белки, которые не ограничены законами природной эволюции. Ранее Ривс и его коллеги разрабатывали предшественников ESM3 в Meta, а затем основали собственный стартап. Менее чем через год после запуска EvolutionaryScale привлекла $142 млн инвестиций для дальнейших исследований.
Однако не все ученые убеждены в абсолютной надежности такого подхода. Эволюционный биолог Тиффани Тейлор из Университета Бата считает, что, несмотря на перспективность технологии для разработки лекарств и биоинженерии, модели искусственного интеллекта пока не учитывают сложные эволюционные механизмы, формирующие организмы в целом.
Тем не менее исследование подчеркивает, что ИИ способен существенно расширить спектр синтетических белков с потенциальными приложениями в медицине и экологии. Согласно заявлению, сделанному в прошлом году, эта технология может ускорить разработку новых методов лечения рака, а также создать белки, способные улавливать углекислый газ из атмосферы.
