16 trong số 285 thiết kế được tổng hợp đã phát triển thành virus sống, có khả năng tiêu diệt vi khuẩn.
Các nhà nghiên cứu tại Đại học Stanford và Viện Arc (Mỹ) vừa phát triển một chương trình AI tạo sinh tên là Evo 2, có khả năng tự "viết" nên các bộ gen mới, những mã lệnh di truyền của sự sống được mã hóa trong ADN.
Họ đã sử dụng công cụ này để thiết kế và tạo ra 16 loại khuẩn thể (phage) nhân tạo, tức những virus chỉ tấn công vi khuẩn chứ không gây hại cho con người. Trong y học, khuẩn thể đôi khi được sử dụng để thay thế thuốc kháng sinh nhằm tiêu diệt các vi khuẩn gây bệnh. Thử nghiệm cho thấy, những loại virus mới do AI tạo ra có khả năng tiêu diệt vi khuẩn E. coli hiệu quả hơn hẳn so với chủng virus tự nhiên Phi X-174 (ΦX174) - mẫu gốc được dùng để huấn luyện Evo 2. Kết quả nghiên cứu vừa được công bố trên tạp chí Science.
Hình ảnh tái tạo cấu trúc nguyên tử của một trong những loại virus do Evo 2 tạo ra. Nguồn: Samuel H. King Et Al.
AI học quy tắc "ngữ pháp" của ADN
Bộ gen có cấu trúc như một cuốn sách, trong đó các mảnh ghép phân tử nucleotide đóng vai trò như những chữ cái xếp liền kề. Chỉ từ 4 chữ cái hóa học cơ bản gồm A, C, G và T, hàng trăm nucleotide kết hợp lại sẽ tạo thành một gen - chuỗi mã lệnh điều khiển việc tạo ra protein cùng các phân tử duy trì sự sống.
Giống như ngôn ngữ của con người, ADN vận hành theo những quy tắc "ngữ pháp" riêng. Bất kỳ chuỗi ADN nào vi phạm các quy tắc này đều trở nên vô nghĩa về mặt sinh học. Dù giới sinh học đã khám phá được một số nguyên lý nền tảng, phần lớn cú pháp di truyền của tự nhiên vẫn còn là bí ẩn.
Để kiểm tra xem AI có thể tự giải mã những quy luật phức tạp này hay không, nhóm nghiên cứu đã cung cấp cho mô hình Evo 2 dữ liệu gen của hàng triệu loài động vật, thực vật, vi sinh vật và virus, với tổng dung lượng lên tới 9.000 tỷ nucleotide. Kho dữ liệu khổng lồ này giúp Evo 2 nhận diện được các mẫu cấu trúc chung trong sinh giới, từ đó tự thiết kế nên những đoạn gen mới mã hóa cho các protein chức năng.
Thành công ban đầu thúc đẩy nhóm nghiên cứu đặt ra một mục tiêu tham vọng hơn: Nếu AI đã hiểu được từng gen đơn lẻ, liệu nó có thể làm chủ và tự sáng tạo ra cả một bộ gen hoàn chỉnh?
Nắm bắt quy luật tự nhiên
Để tìm câu trả lời, các nhà khoa học tiếp tục tinh chỉnh mô hình bằng dữ liệu từ khoảng 15.000 bộ gen thuộc họ Microviridae - nhóm virus siêu nhỏ chuyên ký sinh ở vi khuẩn. Trong đó, loại virus Phi X-174 được chọn làm khuôn mẫu chính vì đã được giới khoa học nghiên cứu kỹ lưỡng suốt gần 100 năm qua. Nhờ kho dữ liệu này, AI đã nắm bắt được công thức di truyền để tự thiết kế nên một bộ gen virus hoàn chỉnh.
Từ hàng nghìn bản thiết kế kỹ thuật số do phần mềm khởi tạo, nhóm tác giả chọn ra 285 phương án triển vọng nhất để tổng hợp thành các chuỗi ADN thực tế. Sau đó, họ cấy những chuỗi ADN nhân tạo này vào tế bào vi khuẩn chủ E. coli để kiểm tra xem chúng có thể phát triển thành những con virus hoàn chỉnh và có khả năng nhân bản hay không.
Hai nhà nghiên cứu Brian Hie và Aditi Merchant xem xét cấu trúc protein do Evo 2 tạo ra. Ảnh: Stanford University
Kết quả thu được cho thấy 16 trong số 285 bản thiết kế đã tạo ra những con virus sống hoàn chỉnh, tấn công và tiêu diệt thành công vi khuẩn E. coli mục tiêu. Đặc biệt, trong các thử nghiệm bổ sung, hỗn hợp các virus nhân tạo này còn đánh bại cả những chủng vi khuẩn E. coli đã phát triển khả năng kháng lại virus Phi X-174 tự nhiên.
Trong bài báo, nhóm nghiên cứu khẳng định: "Kết quả này chứng minh AI tạo sinh có thể nắm bắt quy luật thiết kế tiến hóa của tự nhiên với độ chính xác cao, đủ để tạo ra các bộ gen sống hoàn chỉnh."
Thời gian tới, các nhà khoa học sẽ cần thực hiện thêm nhiều thử nghiệm để xem liệu Evo 2 có đạt tỷ lệ thành công tương tự khi được huấn luyện trên các nhóm virus khác hay không. Nếu thành công, AI có thể trở thành công cụ hữu ích cho y học và công nghệ sinh học.
"Nhiều thành tựu khoa học hiện nay dựa vào virus như một công cụ công nghệ đắc lực," TS Oliver Crook, nhà hóa học protein tại Đại học Oxford (Anh), người không tham gia vào nghiên cứu, cho biết. Ví dụ, để điều trị cho bệnh nhân mắc rối loạn gen, bác sĩ thường đưa gen chữa bệnh vào virus để chúng vận chuyển gen đó vào sâu trong tế bào.
Rủi ro sinh học
Dù mang lại triển vọng lớn, công nghệ này vẫn đối mặt với những giới hạn kỹ thuật và nỗi lo an ninh sinh học.
GS Tom Ellis, chuyên gia kỹ thuật bộ gen tổng hợp tại Đại học Hoàng gia London (Anh), đánh giá nghiên cứu này rất ấn tượng, nhưng đồng thời cũng cho thấy việc tạo ra các bộ gen phức tạp hơn sẽ khó khăn đến mức nào. "Đây thực chất là loại bộ gen nhỏ nhất và dễ chế tạo nhất," ông nhận định. Bên cạnh đó, các virus do Evo 2 tạo ra chưa phải là những sinh vật đột phá hoàn toàn, vì chúng vẫn dựa trên nền tảng sinh học tương tự các loài trong tự nhiên.
Song song với tiềm năng y học là nỗi lo về nguy cơ công nghệ bị lạm dụng cho mục đích khủng bố sinh học. Nhận thức được điều này, nhóm nghiên cứu tại Stanford đã chủ động loại bỏ toàn bộ dữ liệu về các virus gây bệnh trên người, động vật, thực vật và nấm khỏi tập huấn luyện của AI. Đồng tác giả Brian Hie khẳng định nhóm "muốn cực kỳ cẩn trọng" để đảm bảo AI không thể tự tạo ra các mầm bệnh gây hại cho con người.
Dù vậy, quyết định phát hành mô hình Evo 2 dưới dạng mã nguồn mở công khai để bất kỳ ai cũng có thể tải về miễn phí lại dấy lên nhiều tranh cãi. "Chúng tôi hiện chưa có kế hoạch thương mại hóa công trình này. Là một phòng thí nghiệm học thuật nhận tài trợ từ các quỹ từ thiện và chính phủ, trách nhiệm của chúng tôi là chia sẻ công nghệ nền tảng cho cộng đồng vì những lợi ích tiềm năng to lớn đối với sức khỏe nhân loại vượt xa rủi ro bị kẻ xấu lợi dụng", trợ lý giáo sư Brian Hie giải thích.
Trái lại, hai chuyên gia Thomas Inglesby và Moritz Hanke từ Trung tâm An ninh Y tế Đại học Johns Hopkins cảnh báo rằng nghiên cứu này đang "đặt ra những câu hỏi cấp bách về an toàn và an ninh sinh học" mà các quy định hiện hành chưa thể đáp ứng.
Hà Trang tổng hợp
---
Nguồn tham khảo:
This A.I. Just Created Viruses Not Found in Nature, The New York Times
https://www.nytimes.com/2026/08/06/science/ai-viruses-bacteria-arc.html
Safety fears as scientists make first viruses designed by AI, The Guardian
https://www.theguardian.com/science/2026/aug/06/safety-fears-as-scientists-make-first-viruses-designed-by-ai
AI creates first synthetic viruses, FT
https://www.ft.com/content/5ab33fb4-2636-4bb0-aa0e-3da6a8f71838?syn-25a6b1a6=1