Em um experimento de laboratório controlado, cientistas alimentaram um sistema de inteligência artificial de modelagem de genoma em larga escala com a sequência de DNA do bacteriófago ΦX174 e pediram que ele propusesse novos designs virais. O algoritmo produziu cerca de 300 genomas candidatos, que a equipe então sintetizou e testou para infectividade.
Dos 300 tentativas, apenas 16 vírus — apenas 5,6 por cento — foram capazes de se replicar, confirmando a observação de longa data de que o ΦX174 é altamente sensível à alteração genética. Quando os pesquisadores restringiram o grupo àqueles designs que retinham pelo menos 98 por cento de similaridade de sequência ao vírus natural, a taxa de viabilidade saltou para 46 por cento, indicando que a semelhança próxima com o genoma original permanece um fator-chave na criação de vírus funcionais.
Todos os candidatos viáveis retiveram o conjunto central de genes encontrado no ΦX174 do tipo selvagem. Nenhum deles mostrou alterações na região genômica onde o genoma do vírus se duplica, um trecho previamente identificado como essencial para a replicação. Essa consistência alinha com trabalhos anteriores que mostram que uma única substituição de aminoácido em muitas proteínas ΦX174 carrega cerca de 20 por cento de chance de tornar o vírus não funcional.
Apesar da tendência geral em direção à semelhança, os vírus individuais projetados pela IA exibiram uma surpreendente variedade de diferenças. Uma variante perdeu uma proteína viral inteira, compensando a perda com múltiplas mutações em outros lugares. Outra adicionou um gene completamente novo, enquanto várias outras apresentaram genes que eram either alongados ou truncados em relação ao de referência. Em um caso notável, um vírus substituiu um de seus genes originais por um segmento tirado de um fago distante, ilustrando a capacidade do modelo de recombinação de material genético em linhagens distantes.
Os pesquisadores realizaram uma análise estatística com base na probabilidade de inativação de 20 por cento por alteração de aminoácido. Seus cálculos sugeriram que um vírus com menos de 25 alterações de aminoácido teria apenas 2,3 por cento de chance de permanecer viável. Do conjunto gerado pela IA, cinco designs estavam abaixo desse limiar, e três daqueles se provaram infecciosos. Por outro lado, vírus com mais de 25 alterações eram esperados para serem becos sem saída, no entanto, quase um quarto desses designs fortemente mutados ainda formou placas, incluindo dois com mais de 50 substituições de aminoácidos.
Esses resultados destacam tanto a robustez quanto os limites do genoma do ΦX174. Embora o fago tolere apenas mudanças modestas na maioria dos contextos, a capacidade da IA de explorar um vasto paisagem mutacional descobriu raros, funcionais outliers que seriam improváveis de surgir por acaso. O trabalho destaca a necessidade de vigilância contínua na biologia sintética, à medida que as ferramentas computacionais se tornam cada vez mais hábeis em navegar a fina linha entre experimentação inofensiva e a criação de novas, potencialmente perigosas formas virais.
Este artigo foi escrito com a assistência de IA.
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