Группа исследователей из Колумбийского университета, Массачусетского технологического института и Гарварда успешно применила технологии искусственного интеллекта для модификации бактерии кишечной палочки (E. coli). В ходе эксперимента ученым удалось исключить одну из 20 стандартных аминокислот, которые традиционно считаются базовыми элементами жизни.
Революция в синтетической биологии
Согласно результатам исследования, опубликованным в журнале Science, модифицированная бактерия функционирует, используя лишь 19 аминокислот. Из процесса жизнедеятельности был полностью удален изолейцин. Данное достижение является значимым не только для биологии, но и для исследований происхождения жизни на Земле. Ранее ученым не удавалось создать или обнаружить организмы, состоящие из менее чем 20 универсальных аминокислот.
- Искусственный интеллект позволил заменить 382 блока изолейцина в рибосоме — клеточной структуре, отвечающей за синтез белка.
- Эксперимент доказал возможность функционирования ключевых биологических систем при серьезном нарушении стандартного генетического кода.
- Ранее научное сообщество могло лишь редактировать код путем добавления новых элементов, но не их устранения.
Роль нейросетей в изменении генетики
В процессе работы исследователи использовали языковые модели ИИ, которые предсказывали альтернативные структуры белков. Алгоритмы анализировали миллионы комбинаций гораздо быстрее человека, предлагая варианты замен, которые обеспечивали работоспособность рибосомы без участия изолейцина. Из 50 полученных штаммов 18 продемонстрировали нормальный рост, а после объединения 21 модифицированного белка в одну клетку удалось получить жизнеспособный, хотя и медленнорастущий вариант E. coli.
Перспективы и научное значение
По словам экспертов, полное удаление аминокислоты является одной из самых сложных задач в генетике из-за высокой комплексности белковых структур. Это открытие подтверждает гипотезы о том, что примитивные формы жизни на ранних этапах развития планеты могли использовать меньшее количество аминокислот, чем современные организмы.
В будущем технология открывает широкие возможности для медицины и биотехнологий:
- Разработка кастомизированных синтетических организмов для выполнения специфических медицинских задач.
- Создание биологических систем, зависимых от необычной химии, что позволит легче контролировать их распространение в окружающей среде.
- Проектирование организмов для работы в экстремальных условиях, включая космические станции, где доступ к полному набору природных элементов может быть ограничен.
* — деятельность компании запрещена на территории РФ