突破性發現：AI 首次從零創造活體生物
史丹佛與 Arc 研究所以生成式 AI 設計具功能性的病毒基因組
2026年8月，史丹佛大學與 Arc 研究所的研究人員達成歷史性突破：利用人工智慧設計出全新且具功能性的病毒基因組。這項發表於《Science》期刊（第393卷，第6811期）的研究，代表 AI 首次創造出能夠複製的活體生物實體。
研究內容
研究團隊結合基因組語言模型與實驗室合成技術，將 AI 生成的序列轉化為能夠實際複製的病毒。以下是該流程如何展開。
Evo1 與 Evo2 模型
使用名為 Evo1 和 Evo2 的 AI 模型（基因組語言模型）。
200萬個噬菌體
以 200萬個噬菌體 的基因數據進行訓練。
數千個設計
生成數千個潛在的病毒基因組設計。
302個合成
選擇 302個設計 進行實驗室合成。
16個功能性噬菌體
成功創造出 16個具功能性的噬菌體，能感染並殺死大腸桿菌。
成功率： 僅5.3%（302個中有16個）的合成基因組被證實可行，顯示設計功能性生命體的挑戰性。
技術運作原理
Evo 模型的運作方式類似 ChatGPT，但預測的不是文字，而是基因序列：
訓練數據
廣泛基因密碼
來自病毒、細菌、植物和人類的基因密碼。
噬菌體重點
特別針對200萬個噬菌體基因組進行訓練。
安全排除
刻意排除能感染人類、動物和植物的病毒基因密碼。
流程
| 步驟 | 內容 |
|---|---|
| 1. 學習 | AI 從自然基因序列中學習「生命的語法」。 |
| 2. 生成 | 生成新穎的基因組設計（A、C、G、T 核苷酸序列）。 |
| 3. 合成 | 科學家在實驗室中合成這些設計。 |
| 4. 測試 | 測試合成病毒是否能複製和運作。 |
史丹佛大學助理教授 Brian Hie 博士 表示：「這是生成式 AI 可設計複雜度的下一步，這是生成式 AI 首次被用於設計完整基因組，它能在細胞內複製並具有其他功能……這對我們來說是全新的領域。」
醫療前景：對抗超級細菌
突破性成果
抗性大腸桿菌
AI 設計的噬菌體成功殺死了對天然噬菌體具抗性的大腸桿菌株。
噬菌體組合
生成的噬菌體組合迅速克服細菌抗性。
新療法潛力
有潛力開發針對抗生素抗性感染的新療法。
發現的時刻
博士生 Samuel King 描述在覆蓋細菌的培養皿上測試噬菌體的情景：「我們開始看到這些清晰的斑點，那真是令人極度興奮。」
當團隊看到結果時，「整個房間自發地爆出掌聲，」Hie 博士回憶道。
抗生素抗性是日益嚴重的全球危機。快速設計新噬菌體的能力，可為對抗抗藥性超級細菌提供強大武器。研究人員寫道，這可能「轉變噬菌體療法」並「擴展生物技術工具包」。
生物安全困境
專家的緊急警告
約翰霍普金斯大學健康安全中心的 Tom Inglesby 教授 和 Mori Hanke 博士 在《Science》的配套文章中寫道：
「儘管這對生命科學應用很有前景，但也引發了緊迫的生物安全和生物保全問題。使用生成式 AI 組成病毒基因組的能力現在已經存在；但安全引導它的治理機制卻不存在。」
史丹佛團隊自己的警告
研究人員承認他們的工作引發了「重要的生物安全、生物防護和生物保全考量」，並敦促其他設計完整基因組的人「在整個項目中諮詢安全和保全專業人員」。
具體擔憂
濫用潛力
在危險病原體上訓練的 AI 可能設計出有害病毒。
治理缺口
現行法規未涵蓋 AI 生成的生物威脅。
規模風險
雖然噬菌體基因組很小，但理論上同樣方法可應用於更複雜的生物體。
倫敦帝國學院的 Tom Ellis 教授 指出：「這實際上是最小、最容易製造的基因組，」暗示更複雜且可能更危險的基因組可能隨之而來。
然而，Ellis 也指出正在開發防護措施：「各國政府正在努力」建立控制機制，如限制基因數據的存取和限制製造看起來危險的基因組。
不應進行的研究
Inglesby 和 Hanke 明確表示，不應進行可能感染人類、動物或植物的病原體研究，警告此類基因組「可能編碼出無法被現有對策遏制的新病原體」。
對未來的意義
科學意義
- 首次證明 AI 可設計完整、具功能性的基因組
- 證明生成式 AI 可創造自然界不存在的生物
- 為合成生物學應用開啟大門
醫療應用
- 針對特定細菌感染快速設計噬菌體
- 抗生素抗性疾病的潛在療法
- 為生物技術定制生物工具
生物安全挑戰
- 需要國際治理框架
- DNA 合成訂單的強制性篩查
- 對在病原體數據上訓練的 AI 模型進行存取控制
- 在科學進步與安全之間取得平衡
展望未來
史丹佛與 Arc 研究所的 Evo 模型，讓生成式 AI 成為基因組設計師：在 302 個合成候選中，有 16 個功能性噬菌體成功誕生——成功率僅 5.3%，卻已包括能殺死天然噬菌體無法對付之大腸桿菌株的設計。團隊在訓練中排除了感染人類、動物與植物的病原體數據，成果於 2026 年 8 月 6 日發表於《Science》。
對抗抗生素抗性感染的醫療前景確實存在，但生物安全警告同樣真實：組成病毒基因組的能力已經出現，安全引導它的治理機制卻尚未跟上。噬菌體基因組只是最小、最容易的一步。研究人員、政府與 DNA 合成防護措施如何應對下一步，將決定這項突破是對抗超級細菌的工具，還是打開社會尚未準備好監管的領域。
