A IA dá un novo salto e crea organismos artificiais completos desde cero

Virus bacteriófagos atacando a unha bacteria / (CSIC)

Xa non se trata só de modificar xenes, ou mesmo de deseñalos desde cero, senón de facer o mesmo con organismos completos, é dicir, de crear vida artificial. Organismos pensados e ’fabricados’ polos investigadores nos seus laboratorios para o desempeño de labores concretos. É só o principio, si, pero abre as portas a un futuro que sen dúbida será brillante, aínda que tamén incerto, xa que expón importantes dúbidas en materia de bioseguridade e bioprotección.

Durante as últimas décadas, a ciencia veu celebrando como triunfos a capacidade de cortar e pegar pequenas seccións do noso código xenético. Con todo, ata o de agora o progreso no deseño biolóxico lográrase, fundamentalmente, na escala dos xenes individuais. Tomábase un xenoma existente e modificábase unha pequena parte, como quen cambia un parafuso defectuoso no motor dun coche. Pero iso acaba de cambiar. Un equipo de investigadores logrou ir moitísimo máis aló, e baseándose no uso de modelos de linguaxe xenómica de Intelixencia artificial conseguiu xerar e construír, bloque a bloque e desde cero, un xenoma viral completo e cento por cento funcional que antes non existía na natureza.

O espectacular avance, recentemente publicado en Science, supón unha das maiores proezas da bioloxía sintética desde que o pioneiro Craig Venter anunciase en 2010 a creación da primeira célula artificial.

O fito era dunha dificultade extrema. Hai que ter en conta que mesmo o xenoma máis simple e pequeno é extraordinariamente complexo. E que unha única mutación fortuíta, un pequeno ’erro tipográfico’ no seu código de miles e miles de letras, pode facelo por completo inviable. Para sortear esa enorme dificultade, os investigadores recorreron á mesma lóxica que impulsa aos modernos ’chatbots’ que todos coñecemos e utilizamos xa case a diario.

É coma se unha máquina aprendese a escribir unha novela nun idioma alieníxena que apenas comprendemos e, de súpeto, os personaxes da historia cobrasen vida no laboratorio

Así, e do mesmo xeito en que ChatGPT foi adestrado lendo millóns de libros e artigos para predicir con exactitude que palabra vai detrás doutra, os modelos de IA desenvolvidos para este proxecto, bautizados como Evo 1 e Evo 2, foron alimentados con inmensos bancos de ADN que comprenden millóns de xenomas de todos os dominios da vida. Só o modelo Evo 2, por exemplo, foi adestrado coa astronómica cantidade de 9,3 billóns de nucleótidos (as ’letras’ fundamentais do ADN e o ARN) extraídos de máis de 128.000 xenomas diferentes. Deste xeito, a máquina conseguiu aprender as profundas e intrincadas ’regras gramaticais’ da evolución natural.

A meta dos investigadores, liderados polo científico Samuel King, era poñer a proba esa asombrosa capacidade. Así que lle pediron á IA que deseñase, da nada, xenomas completos de bacteriófagos, virus microscópicos e letais que se dedican, de forma natural, a cazar, infectar e destruír bacterias específicas. Son os grandes ’depredadores’ naturais do mundo microbiano, pero, e isto é de vital importancia, resultan por completo inofensivos para as células humanas, o que fixo deles as cobaias ideais para este primeiro gran experimento.

Tomando como base o vello virus *ΦX174 (un histórico dos laboratorios e o primeiro cuxo xenoma foi secuenciado alá por 1977), a IA computou e xerou centos de candidatos. Despois, os científicos sintetizaron químicamente no laboratorio case 300 deles. O resultado? Dezaseis destes novos fagos artificiais resultaron ser perfectamente viables. Estaban operativamente vivos, eran funcionais e contaban con estruturas xenéticas propias que diverxían substancialmente dos seus parentes silvestres.

A mesma tecnoloxía que hoxe deseña virus curativos podería, sen a debida vixilancia mundial, sintetizar patóxenos letais imposibles de frear coas nosas defensas actuais

As implicacións médicas desta fazaña son inestimables. Nas probas de laboratorio, os xenomas ’creados’ non só funcionaron á perfección, senón que algúns renderon ao mesmo nivel, e mesmo mellor, que os fagos naturais. É máis, unha mestura combinada destes novos virus deseñados por computador foi capaz de facer algo incrible: superou a resistencia bacteriana en letais cepas de Escherichia coli, unha bacteria que vive no intestino das persoas e que, ás veces, pode facelas enfermar gravemente.

Para entender o proceso, podemos pensar nunha porta cunha pechadura que a bacteria muta e cambia constantemente para que o virus non poida entrar. Os fagos naturais terminan por quedarse fóra, inoperantes; con todo, os creados pola IA acharon rapidamente o xeito de forzar a nova pechadura mutante, acabando coa bacteria. Toda unha demostración empírica de que a xenómica xenerativa guiada por Intelixencia artificial podería permitirnos, nun futuro próximo, o deseño de terapias a medida. E ademais ser unha arma de precisión implacable para combater a crise das bacterias resistentes aos antibióticos.

Con todo, o logro científico tamén ten as súas zonas escuras, e xunto á promesa de avances médicos excepcionais, proxecta tamén unha sombra ameazadora e xigantesca. De feito, e como saben moi ben os expertos, a mesma tecnoloxía que hoxe permitiu construír un virus inofensivo que elimina bacterias infecciosas, podería utilizarse mañá, sen cambiar apenas de ferramentas, para sintetizar un patóxeno letal capaz de facer estragos entre os seres humanos, os animais ou nos cultivos agrícolas que nos sustentan.

Thomas Inglesby e Moritz Hanke, expertos en bioseguridade do Centro para a Seguridade da Saúde da Universidade Hopkins, inciden neste terrible risco nun contundente artigo de perspectiva publicado tamén nas páxinas de Science. Nel inclúen unha frase que debería facernos reflexionar a todos: «A capacidade de compoñer xenomas virais utilizando IA xenerativa xa existe; a gobernanza para dirixila de forma segura, non»

Por suposto, os autores do estudo actuaron en todo momento cunha enorme cautela ética, e excluíron deliberadamente dos datos de adestramento do seu IA todo rastro de virus capaz de infectar a humanos ou eucariotas. Pero a comunidade internacional advirte que estas barreiras son excesivamente fráxiles. Modelos recalibrados, o uso cada vez maior de computación na nube e os asistentes de codificación permiten sortear con abraiante facilidade a exclusión inicial deses datos potencialmente perniciosos. E o que é peor: a IA de hoxe xa ten capacidade dabondo para adestrar paso a paso a individuos sen formación en complexas técnicas de viroloxía, multiplicando o número de persoas capaces de ensamblar, nun laboratorio clandestino, o virus da próxima pandemia.

Como rematan Inglesby e Hanke, «a cuestión xa non é se existirá o deseño xenerativo de xenomas virais. É se a sociedade poderá implantar un sistema de supervisión que permita que os seus beneficios se desenvolvan á vez que se evita que causen graves danos».

As normativas actuais, na súa maioría demasiado mornas, baséanse case en exclusiva en listas de patóxenos que xa existen ou en modificacións xenéticas moi específicas que os investigadores teñen que declarar previamente. Pero a xenómica xenerativa mediante IA fai saltar polo aire esa caduca liña de defensa: as secuencias xenéticas que a máquina crea son, por definición, impredicibles e, sobre todo, radicalmente novas.

Por iso, o propio equipo de King, consciente da magnitude do que teñen entre mans, subliña a urxencia de establecer controis draconianos. «Os grupos que leven a cabo futuros traballos de deseño de xenomas completos deberían consultar a profesionais da seguridade ao longo de todo o ciclo de vida do proxecto». Ademais, no seu artigo os investigadores reclaman que as empresas provedoras de ADN sintético (os laboratorios que fabrican a gran escala os ’ladrillos químicos’, que se poden encargar por internet) estean obrigadas por lei a rastrexar exhaustivamente aos clientes e os seus pedidos en busca de secuencias de risco, algo que hoxe é apenas un protocolo voluntario.

Noutras palabras, cruzamos o Rubicón. Xa non somos meros correctores do código da vida; agora, da man da Intelixencia artificial, aprendemos a escribir ese código desde o primeiro ata o último parágrafo. O futuro que prometía a ciencia ficción xa habita entre nós, nas placas de Petri dos laboratorios. Agora só nos queda asegurarnos de que, cando saia de aí, a vida sintética que imaxinamos xamais se volva contra nós.

FONTE: J. Manuel Nieves/abc.es/ciencia