导读：Arc Institute研究团队首次利用AI生成完整功能性基因组，选择了具有历史意义的噬菌体ΦX174作为模板，并通过实验验证其可行性。这一成果展示了AI在基因组设计上的潜力，还展现了该技术在抗细菌耐药性研究中的突破性进展。

在“读懂DNA—写出DNA—设计DNA”的历史进程中，科学界迎来了第三步。

9月18日，位于美国加利福尼亚州的非营利性生物医学研究机构Arc Institute宣布，他们成功利用人工智能生成了首个完整且功能性的噬菌体基因组，并通过实验验证了其可行性。这一成果标志着基因工程迈入一个新的阶段。

此次研究的模板是噬菌体ΦX174。这个小小的病毒基因组只有5386个碱基，编码11个基因。它不仅结构复杂、基因重叠，而且在科学史上有着重要地位：1977年，弗雷德·桑格（Fred Sanger）团队首次测序出它的完整基因组；2003年，克雷格·文特尔（Craig Venter）团队实现了它的化学合成。而在2025年，它又成为首个AI生成的基因组。

ΦX174的基因组有点像一本“多重连载小说”，不同的故事情节（基因）常常重叠在同一段文字里。常规方法只能看懂一部分，容易漏掉关键信息。为了解决这个问题，研究团队专门开发了一套新的“解码工具”，能完整识别出所有章节，保证基因组设计的准确性。

在此基础上，他们还针对性地训练了AI，让它不只是机械地“拼接字句”，而是能根据上下文合理“续写”，既保留噬菌体的重要功能，又能创造出自然界里从未出现过的新组合。

最终，在超过200个设计方案中，有16个在实验里“活了过来”，表现出完整的功能。其中一些噬菌体携带了大量新突变，甚至可以被视为全新物种，还有一个样本成功实现了此前通过人工设计始终做不到的蛋白组合。

研究人员还将AI生成的噬菌体用于应对大肠杆菌的耐药性实验。结果显示，这些人工合成的噬菌体能够突破三种耐药菌株的防御，而传统ΦX174却完全失效。这一现象说明，AI生成的多样化基因组能为噬菌体疗法提供更多进化路径，从而帮助医学更快跟上细菌的“进化速度”。

未来，研究人员计划将类似方法应用到更多临床和农业场景中，比如肺部感染相关的铜绿假单胞菌，或是引起农作物病害的黑腐病黄单胞菌。这意味着，AI或将为抗击耐药细菌和保障粮食安全提供全新解决方案。

基因工程已从“被动观察自然”转向“主动设计可能性”。随着技术进步和成本下降，人工设计基因组有望探索出自然未曾触及的进化路径，开启生命科学的新篇章。

参考资料：https://arcinstitute.org/news/hie-king-first-synthetic-phage