【导读】AI编写「生命代码」成真！今天，斯坦福联手Arc Institute放大招，以噬菌体ΦX174为模板，用AI首次生成基因组。其中，16个成功猎杀大肠杆菌，还能KO耐药菌，堪称生命学的「ChatGPT时刻」。

人类历史首次，用AI生成全功能基因组！

1977年，生物化学家Frederick Sanger等人，完成了史上第一个基因组测序——噬菌体ΦX174。

40多年后的今天，斯坦福联手Arc Institute团队，以ΦX174为起点，用AI首次生成了噬菌体基因组。

其中一个，AI设计的噬菌体基因组，长的是这样子：

它标志AI在「合成生物学」领域的一次重大突破——

首次成功验证了，AI能完整生成具备生物学功能的噬菌体基因组。

这不仅扩展了人类对生命设计的边界，还为应对「抗生素耐药性」等健康挑战，提供了全新可替代的疗法。

左：ΦX174噬菌体显微照；右：单个ΦX174噬菌体3D结构

它的大小，刚好在当前DNA合成成本的可承受范围内，却也足够复杂，能考验基因组设计的能力。

然而，ΦX174基因重叠结构，创造了一个严苛的测试用例：

一个突变可能影响多个蛋白质，必须多重约束下才能正常工作。

此外，ΦX174编码了多种调控元件和识别序列，它们精密协同，确保噬菌体在宿主细胞内能被正确包装和复制。

ΦX174基因组，是一场跨越半个世纪的接力赛。

1977年，Fred Sanger及其团队的研究，让其成为人类首个完整测序的基因组。

生成序列后，作者又开发了多维度评估体系，可以检查基因排列、宿主特异性和进化多样性。

关键是，确保AI噬菌体能感染，实验用的非致病菌株——C型大肠杆菌。

于是，他们要求序列中包含与ΦX174相似的刺突蛋白，因为该蛋白决定了ΦX174的宿主范围。

实验证明，所有16个功能性噬菌体，都对C型大肠杆菌，以及W型大肠杆菌，具有严格的靶向性。

而且，其对其他六种测试菌株无效。

这恰恰证明了，宿主特异性可以在基因组中，其他区域显著进化的同时得以维持。

细菌的抗生素耐药性，是现代医学面临的最紧迫挑战之一，每年有数十万，甚至更多人因此丧生。

细菌能够迅速进化出对传统抗生素的耐药性，却极大地限制了治疗效果。

最新研究证明，AI模型已能捕捉进化约束，通过训练、质控和高质量验证，桥接AI生成序列与生物学现实。

随着模型迭代和合成成本下降，全基因组设计将开启未探索的进化空间，为生物技术和基础研究开辟全新的疆域。

从读取到写入，再到设计，这一转变，标志着人类在最基础的层面上改造生物学的能力，翻开了新的篇章。

Brian Hie

我是斯坦福大学化学工程系的助理教授，以及Arc Institute创新研究员，致力于生物学与人工智能交叉领域的研究。

他曾获得了MIT CSAIL博士学位，本科就读于斯坦福大学。

Samuel King

Samuel King是斯坦福大学博士研究生，目前在Arc Institute从事合成生物学与ML交叉领域的研究工作。

他本科毕业于哥伦比亚大学（UBC），获得生物学荣誉学士学位。

参考资料：

https://x.com/samuelhking/status/1968329299364376698 https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2025.09.12.675911v1

https://arcinstitute.org/news/hie-king-first-synthetic-phage

本文来自微信公众号“新智元”，编辑：桃子，36氪经授权发布。