计算机生成的噬菌体ΦX174外壳模型。 图片来源：Laguna Design/Science Photo Library 几乎没有任何生物系统像噬菌体ΦX174（phi X）那样被研究得如此透彻。然而，一项新的研究表明，科学家们仍有很多东西需要学习。该病毒的基因组是一个环状单链DNA，包含5386个核苷酸，编码11种蛋白质。在1970年代，它成为首个被完全测序的基因组——而在2000年代，它又成为首个被化学合成的基因组。由人工智能设计的首个病毒基因组正是phi X的改良版。现在，研究人员系统性地突变了几乎每一个核苷酸——这是完整基因组的又一个首次——并确定了这些突变的结果。大多数突变对病毒的生存是有害的，但对许多突变来说，很难明确原因。“即使在这个被研究得非常透彻的系统中，我们也无法解释为何四分之一的突变会杀死该病毒，”本·莱赫纳（Ben Lehner）说，他是英国辛克顿的威康桑格研究所的分子生物学家，并共同领导了这项研究，该研究于7月发布在bioRxiv预印本服务器上。 尖端的生物研究AI系统在识别有害突变方面显示出前景，但在预测噬菌体突变的影响时表现不佳。这些发现强调了需要更多、更好的实验数据来支持这些生物AI工具。 调整微小组件 莱赫纳和他的同事通过对单个核苷酸（每个改变三次，每次一次）和所有蛋白质的单个氨基酸（每个改变19次）进行所有可能的修改，创造了超过44000种病毒基因组变体。为了测量这些突变体对病毒适应性的影响，莱赫纳与在西班牙巴萨罗那基因组调控中心的分子生物学家威惠金和伦敦国王学院的遗传学家李向华一起，将数千种病毒变体与易感于phi X感染的埃希氏大肠杆菌共同培养了80分钟——足够进行两到三个感染周期。在这段时间内，繁殖的变体被认为是成功的，而带有有害突变的变体则消亡。莱赫纳表示，通过DNA测序得出的这些突变体之间的竞争结果让人感到意外：半数的单核苷酸突变和60%的氨基酸变化对噬菌体是有害的，这一比例远高于他的预期。尽管phi X已经研究了几十年，通常认为它已在实验室条件下完全优化，但仍有少量突变进一步提高了它的适应性。 世界首个AI设计的病毒是朝向AI生成生命的一步 在有害的氨基酸突变中，约一半被怀疑干扰了与其他蛋白质的相互作用（既包括phi X中的蛋白质，也包括其E. coli宿主中的其他蛋白质）。四分之一的突变位于蛋白质深层的氨基酸，可能损害其结构完整性。其余的突变则仍然是个谜。“这里有数百个突变，我们对此完全没有线索，”莱赫纳说。 AI接受考验