Wissenschaftler:innen des Arc Institute, der Stanford University und der University of California haben eine bahnbrechende künstliche Intelligenz namens Evo entwickelt, die die Welt der biologischen Forschung revolutionieren könnte. In einem neuen Bericht auf Science.org wird diese KI präsentiert, die in der Lage ist, die Evolution auf genetischer Ebene neu zu gestalten.

Wie Evo funktioniert: Die DNA-Design-KI

Evo kann unabhängig neue Genome entwerfen, indem es auf der Struktur großer Sprachmodelle wie ChatGPT basiert. Während ChatGPT Textbausteine verbindet, kombiniert Evo DNA-, RNA- und Proteinbausteine, um Nukleotide und neuartige Genome zu erstellen. Grundlage für diese faszinierende Entwicklung ist das Training mit 2,7 Millionen verschiedenen Genomdatensätzen, bestehend hauptsächlich aus Bakterien- und Virusgenomen, die Bakterien angreifen.

Patrick Hsu, Assistenzprofessor für Chemieingenieurwesen an der Stanford University, erklärt: „Evo entschlüsselt die genetischen Muster, die über Milliarden von Jahren Evolution entstanden sind. Genau wie generative KI unsere Interaktion mit Text, Audio und Video revolutioniert hat, wird Evo auch die grundlegenden Codes des Lebens umgestalten.“

Erstaunliche Ergebnisse von Evo

In einem ersten Test forderten die Forscher Evo auf, ein CRISPR-System zu entwickeln — eine Technik, die es ermöglicht, gezielt DNA-Stränge zu schneiden und zu modifizieren. Normale Entdeckungen solcher Systeme erfordern umfangreiche Forschungen in der Natur, während Evo eine Vielzahl neuer Systeme vorschlug. Bei der elften Anprobe stießen sie auf das innovative „EvoCas9-1“, welches eine Struktur von nur 73 Prozent mit dem bekannten CRISPR-Cas9 teilt, aber dennoch signifikante Unterschiede aufweist und ähnliche Funktionsweisen hat.

Hsu betont die Komplexität: „Die Entwicklung funktioneller CRISPR-Systeme erfordert präzise Koordination zwischen Proteinen und RNA. Evos Fähigkeit, diese Komponenten effektiv zu integrieren, zeigt ein neues Niveau der Präzision in der biologischen Ingenieurskunst.“

Evo wurde auch darauf trainiert, DNA-Sequenzen zu generieren, die sich innerhalb von Genomen bewegen können. Diese springenden Gene, bekannt als IS200/IS605-Transposone, stellen eine Herausforderung dar, aber auch hier hat Evo erfolgreich einzigartige Transposonen entwickelt, die in der Natur nicht vorkommen.

Die Zukunft von Evo: Neue Dimensionen der Genforschung

Derzeit kann Evo Genome mit mehr als einer Million Basenpaaren erstellen. Die Forscher:innen haben große Pläne, diesen Output zu erhöhen, um das Verständnis von mehrzelligen Organismen zu vertiefen. Hsu erklärt: „Langfristig wollen wir ein neues Feld des Genom-Designs etablierten, das es uns ermöglicht, zelluläre Grundlagen zu schaffen und möglicherweise neue Organismen zu designen.“

Ein Ziel der Entwickler ist es außerdem, die sogenannten „Halluzinationen“ von Evo zu reduzieren. Diese Übel, die oft künstlichen Intelligenzen zugeschrieben werden, äußern sich in fehlerhaften CRISPR-Systemen, die nicht funktionstüchtig sind. Das langfristige Ziel ist es, diese Falschaussagen zu eliminieren und Evo vollständig als zuverlässiges Werkzeug für genetische Forschungen zu etablieren.

Die Erfindung von Evo könnte somit nicht nur die Biologie revolutionieren, sondern vielleicht auch eines Tages die gesamte medizinische Forschung und Gentherapie neu definieren. Halten Sie Ausschau nach weiteren Entwicklungen — die Zukunft der Genetik wird spannend!