Lihtsustatult suudavad suured keelemudelid kirjutada luuletusi ja esseesid, sest on hiiglaslike tekstimassiivide pealt selgeks õppinud, milliseid sõnu üksteise lähedal sagedamini kohtab. Uus mudel nimega Evo 2 teeb sama, kuid sõnade asemel seab arvutiprogramm ritta DNA ehituskive.

Neljast nukleotiidist koosnev pärilikkusaine kujutab endast oma reeglitega inimkeelele sarnast, kuid keerukamat bioloogilist tähestikku. Kuna mudel suudab korraga meeles hoida märksa rohkem informatsiooni kui inimmõistus, märkab see seejuures ikka ja jälle seaduspärasid, mis on varem inimestele tähelepanuta jäänud.

Värskes töös söötsid teadlased alusreeglite leidmiseks mudelisse esmalt üheksa triljoni nukleotiidi jagu erinevaid pärilikkusaine järjestusi, kaasates loomade, taimede ja mikroobide DNA-d. Algoritm hakkas neis ridades märkama evolutsiooniliselt korduvaid mustreid ja üsna pea suutis tehisaru genereerida ise valke kodeerivaid geene.

Keerukamate organismide genoomid koosnevad miljarditest kooditähtedest. Arvutusvõimsuse säästmiseks keskendusid uurijad seetõttu esmalt viirustele, mille genoom piirdub tihti vaid mõne tuhande nukleotiidiga. Uuringu kaasautori ja Stanfordi ülikooli magistritudengi Samuel Kingi sõnul tundus viiruste kavandamine väga loogilise esimese sammuna.

Selleks oli aga tarvis esmalt mudelit peenhäälestada. Töörühm andis mudelile ette ühe kindla viiruse, Phi X-174, ja enam kui 14 000 sarnase mikroorganismi DNA-järjestust. Uurimisobjektiks valitud bakteriofaag ründab eranditult soolebaktereid, jättes inimrakud puutumata. Töörühm lootis sellega vähendada riski, et loodavad haigustekitajad asuvad nakatama teisi organisme.

Tehisintellekt pakkus seepeale teadlastele välja sadu tuhandeid potentsiaalseid uusi viirusegenoome. Neist jäi sõelale 285 paljulubavamat varianti, mille töörühm Petri tassidel proovile pani. Selleks viis töörühm sünteetilise DNA-koodi bakteritesse ja jäi ootama, mis viimastest saab.

Suurem osa sünteesitud järjestustest ei mõjutanud bakterite kasvu mitte kuidagi. Ühel söötmel hakkasid rakkude pinnale ilmuma aga läbipaistvad täpid, mis oli selge märk tehisviiruse elujõulisusest. Katseseeria lõpuks leidsid bioloogid, et olid suutnud luua 16 täiesti uut viirust. Masina disainitud genoomid lahknesid looduses leiduvatest eeskujudest paiguti märkimisväärselt, pakkudes ainulaadseid lahendusi.

Töö autorite sõnul suutis masin ühel juhul edukalt tööle panna näiteks lühendatud valgu, mis muutis inimeste varasemates katsetes viiruse eluvõimetuks. Algoritm kohandas selleks kogu ülejäänud ümbritsevat pärilikkusaine koodi. Sünteetilise bioloogia areng võiks pakkuda seega meditsiinile täiesti uusi täppistööriistu.

Uurimusega mitte seotud Oxfordi ülikooli valgukeemik Oliver Crook märkis ajalehele New York TImes, et paljud arstiteadlased näevad viirustes mugavat bioloogilist transpordivahendit. Uutest tehisviirustest võiks saada vastupidavad organismid, mitte pelgalt vanade haigustekitajate kehvad koopiad. Turvaliselt häälestatud tehisviiruste abil saaksid arstid tulevikus viia seega tõhusamalt patsientide rakkudesse puuduvaid geene.

Uus tehnoloogia teeb samas murelikuks bioturvalisuse eksperdid. Uuringuga koos ilmunud kommentaaris nentis Johns Hopkinsi tervisejulgeoleku keskuse teadlane Moritz Hanke, et mudel annab kurjategijatele võimaluse konstrueerida palju ohtlikumaid haigustekitajaid. Generatiivne genoomika võimaldaks disainida surmavaid ja väga nakkavaid viirusi otse arvutiekraani taga.

Hanke lisas, et sünteetilise bioloogia tormiline areng on jätnud riiklikud regulatsioonid kaugele maha, sest generatiivne genoomika lõhub seniste ohutussüsteemide alusloogika. Kehtivad reeglid ja rahvusvahelised nõuded keskenduvad varasemast tuntud ohtlike patogeenide, näiteks ebola või rõugete geenide tuvastamisele. Kuna tehisintellekti loodud järjestused põhinevad aga täiesti uutel mustritel, ei oska praegused turvafiltrid laboritele esitatud DNA-tellimusi ohuks pidada.

Uuringu autorid eemaldasid ettevaatusabinõuna masinale söödetud treeningandmetest teadlikult kõik inimestesse nakatuvad viirused. Stanfordi ülikooli arvutibioloogi Brian Hie märkis New York Timesile, et uurimisrühm soovis olla võimalike ohtude ennetamisel äärmiselt hoolikas.

Tulevikus laieneb ligipääs tehisarule aga oluliselt, mistõttu ei pruugi enam taolistest sammudest piisata. Liiatigi saavad kurjategijad avatud koodiga mudeleid üsna hõlpsalt ümber seadistada. Hanke rõhutas seetõttu, et sünteetilise DNA tootjate kliendi- ja koodikontroll peab muutuma vabatahtlikust praktikast rangeks seaduslikuks kohustuseks.