Per la prima volta un’intelligenza artificiale ha scritto le istruzioni per costruire virus che in natura non esistono. E quei virus funzionano. Lo studio, firmato da ricercatori dell’Università di Stanford e dell’Arc Institute di Palo Alto, in California, è stato pubblicato oggi sulla rivista Science. Il punto centrale è questo: gli scienziati hanno insegnato a un modello di intelligenza artificiale a leggere il DNA come si legge un testo, poi gli hanno chiesto di inventare genomi virali nuovi. Su 285 “ricette” trasformate in molecole di DNA vere, 16 hanno dato vita a virus capaci di infettare i batteri e di moltiplicarsi. Alcuni si riproducono anche più in fretta del virus naturale da cui sono partiti.

Andiamo con ordine, perché la notizia è tanto importante quanto preoccupante.

Che cosa hanno fatto, in parole semplici

Fabbricare un virus in laboratorio non è una novità. Da anni i ricercatori sanno copiare il genoma di un virus e ricostruirlo pezzo per pezzo. Lo fanno per studiare i farmaci antivirali, per mettere a punto nuovi vaccini (su commissione delle grandi case farmaceutiche), per capire come funzionano questi microrganismi.

Qui però si va oltre la copia. Non è stato ricopiato niente: l’intelligenza artificiale ha inventato. Ha prodotto sequenze genetiche mai viste prima, che nessun essere vivente ha mai avuto dentro di sé.

Il passaggio dalla teoria alla pratica è stato molto concreto. I ricercatori hanno preso le sequenze suggerite dal computer e hanno fabbricato le corrispondenti molecole di DNA. Poi le hanno infilate dentro dei batteri. E i batteri, che funzionano un po’ come piccole fotocopiatrici biologiche, hanno seguito quelle istruzioni e hanno sputato fuori virus nuovi di zecca. Quei virus sono usciti dalle cellule facendole scoppiare, e sono andati a infettare altri batteri. Cioè: erano in qualche modo vivi, nel senso in cui si può dire che un virus è vivo. Funzionavano.

«È una tappa importante», ha commentato Patrick Cai, biologo sintetico dell’Università di Manchester, che non ha partecipato alla ricerca.

Il DNA è fatto come un libro

Per capire come sia possibile una cosa del genere, serve un paragone.

Il modello usato dai ricercatori si chiama Evo e, nella sua logica di fondo, assomiglia ai programmi tipo ChatGPT. Come funzionano quelli? Hanno letto quantità enormi di testi — libri, pagine internet, articoli — e hanno imparato a indovinare quale parola sta bene dopo un’altra. Non capiscono il mondo: riconoscono schemi.

Ora: il DNA, se lo si guarda da vicino, è costruito proprio come una riga di testo. È una fila di mattoncini chiamati nucleotidi, messi uno dietro l’altro come lettere. E l’alfabeto è ridicolmente semplice: quattro lettere, A, C, G e T. Un gene è una parola lunga qualche centinaio di lettere, e quella parola contiene le istruzioni per costruire una proteina.

Come ogni lingua, anche il DNA ha una sua grammatica. Se le regole vengono violate, il risultato non è un organismo strano: è nulla, è biologia senza senso, spazzatura. I biologi qualche regola l’hanno scoperta, ma molte restano un mistero.

La domanda dei ricercatori è stata: e se lasciassimo che la grammatica se la trovi da solo? Così, invece di dargli in pasto libri, gli hanno dato in pasto sequenze genetiche prese da milioni di animali, piante, microbi e virus. In totale, il modello ha passato al setaccio qualcosa come nove mila miliardi di nucleotidi. Nove trilioni di lettere.

E ha cominciato a riconoscere gli schemi che si ripetono lungo tutto l’albero della vita. Prima ha generato singoli geni funzionanti. Poi è venuta la tentazione successiva: non un gene, ma un intero genoma.

Perché hanno scelto un virus che attacca solo i batteri

Qui entra in gioco una scelta molto pratica, e anche molto prudente.

Un genoma umano contiene oltre tre miliardi di nucleotidi. Troppo. Un virus, invece, se la cava con poche migliaia di lettere. Per un primo tentativo era la strada obbligata. «Sembrava semplicemente il passo successivo naturale», ha spiegato Samuel King, dottorando a Stanford e coautore dello studio.

Il bersaglio scelto è un virus che si chiama Phi X-174. È un batteriofago: un virus che infetta solo batteri, in questo caso l’Escherichia coli. Sull’uomo non ha alcun effetto. È anche uno dei virus più studiati della storia: lo si smonta e rimonta da quasi un secolo, si sa praticamente tutto di lui e dei suoi 11 geni.

I ricercatori hanno fatto ripassare a Evo quei geni, più i genomi di circa 15.000 parenti stretti. Poi gli hanno chiesto di scrivere le sue versioni personali.

Settecentomila ricette, 285 provini, 16 vincitori

Evo ne ha prodotte circa 700.000. Un’enormità. Gli scienziati hanno selezionato solo quelle che sembravano avere più probabilità di funzionare, e di queste hanno fabbricato realmente il DNA per 285 sequenze.

Poi il momento della verità: quei genomi dentro i batteri, i batteri stesi sulle piastre di laboratorio.

Nella maggior parte delle piastre non è successo niente. I batteri crescevano tranquilli, la loro pellicola torbida restava intatta: le istruzioni scritte dall’intelligenza artificiale non avevano funzionato.

Ma in una piastra sono comparsi dei puntini trasparenti in mezzo alla patina di batteri. Per un microbiologo quei buchi sono un segnale inequivocabile: lì dentro qualcosa si sta moltiplicando e sta uccidendo. Il DNA inserito aveva prodotto gusci di proteine con i geni virali dentro, e quei virus stavano facendo esplodere le cellule ospiti una dopo l’altra.

Andando avanti con i test, i puntini si sono moltiplicati. Bilancio finale: 16 genomi generati dall’intelligenza artificiale hanno dato virus vitali.

E non erano virus malaticci. «Non sono versioni acciaccate di qualcosa che già esiste», ha osservato Oliver Crook, chimico delle proteine all’Università di Oxford, estraneo alla ricerca. Alcuni si replicano perfino più velocemente dell’originale Phi X-174.

Attenzione, però: non sono creature aliene

Lo stesso Crook mette un freno all’entusiasmo. Questi virus non sono invenzioni radicali. Somigliano molto alle specie naturali di partenza e si appoggiano alla stessa biologia di fondo. Sono cugini, non extraterrestri.

E resta una domanda aperta: se addestrassimo il modello su famiglie di virus completamente diverse, funzionerebbe con la stessa efficacia? Nessuno lo sa ancora. Serviranno altri esperimenti.

Se la risposta fosse sì, secondo Crook potrebbero uscirne strumenti utili per la medicina e la biotecnologia. Perché buona parte della scienza moderna usa i virus come attrezzi da lavoro. Nelle terapie geniche, per esempio, i medici caricano i geni sani dentro un virus e lo usano come un corriere che consegna il pacco dentro le cellule del paziente. Avere virus progettati su misura significherebbe avere corrieri migliori.

Il rovescio della medaglia

Fin qui, la bella favoletta. Adesso tutto quello che può andare male, e che i ricercatori stessi non nascondono.

Se un’intelligenza artificiale può scrivere il genoma di un virus innocuo, in teoria potrebbe scrivere anche quello di un virus pericoloso. Moritz Hanke, ricercatore del Johns Hopkins Center for Health Security, non coinvolto nello studio, ha formulato lo scenario in modo brutale: si potrebbe chiedere a un modello linguistico genomico di produrre un genoma dell’influenza modificato per essere più contagioso, o più letale.

È un timore che gli autori avevano ben presente prima di iniziare. Per questo hanno tirato una linea netta: non hanno dato a Evo nessun dato sui virus che infettano l’uomo, ed hanno escluso anche quelli simili che colpiscono altri animali, le piante e i funghi. Il risultato è che il modello, così com’è, non è in grado di generare genomi di virus minacciosi per le persone. «Volevamo essere estremamente prudenti», ha detto Brian Hie, biologo computazionale di Stanford e coautore dello studio.

Hanke ha riconosciuto il merito di quella scelta: «Penso che sia lodevole», ha commentato, «perché non ricevono indicazioni da nessuna parte su quello che dovrebbero fare». Certo. Ma se loro hanno agito in questo modo, e sono lì a pubblicare i risultati su Science, pensate forse che da qualche altra parte del mondo (quella che non pubblica su Science), non ci sia qualche laboratorio segreto, pagato dai governi, dove stanno usando intelligenze artificiali addestrate come vere e proprie bombe biologioche, magari da diffondere nei paesi degli avversari, siano essi rivali commerciali che veri e propri nemici di guerra? E dopo il Covid, sappiamo che i virus, dai laboratori fuggono. Quando non vengono direttamente diffusi appositamente.

Stiamo diventando potenti, troppo potenti, senza avere sviluppato la responsabilità per gestire i rischi che ne derivano.

Le regole arrivano dopo la scienza

Ed è esattamente questo il nodo politico e normativo.

Non ci voleva lui per arrivarci, ma secondo Hanke governi e organizzazioni scientifiche si stanno muovendo con lentezza nel costruire quei paletti che potrebbero impedire la creazione di un virus letale, mentre la ricerca corre. La sua sintesi è secca: c’è uno scollamento enorme.

Un esempio concreto. La settimana scorsa i National Institutes of Health statunitensi hanno varato nuove politiche per fermare la ricerca a rischio elevato nelle scienze della vita: vietano cioè quegli esperimenti che rendono un agente biologico più dannoso. Ma la ricerca fatta al computer — come generare DNA virale con l’intelligenza artificiale — non ricade nel divieto, a meno che non riguardi un’entità considerata pericolosa. Lo ha precisato la stessa agenzia in una nota. E inoltre, il divieto si applica agli istituti di ricerca normati, non a quelli clandestini o – peggio ancora – che ricadono nel lato ombra dei governi.

Capire, inoltre, se un virus naturale come il vaiolo sia un’entità pericolosa è facile: lo sappiamo da secoli. Ma su come giudicare la pericolosità di un virus inventato da un modello di intelligenza artificiale non esiste consenso. Nessuno ha un metro di misura. E non vorremmo doverlo scoprire sulla nostra pelle.

Qual è il rischio di una cosa che non ho mai visto prima?

Sedici puntini trasparenti in una piastra di laboratorio, per il momento, non minacciano nessuno. Ma segnano un confine che è stato attraversato. E i confini, una volta attraversati, si espandono. Come Icaro, stiamo giocando a volare verso il sole. CI bruceremo le ali? Se dovessi scommettere, direi che è lo scenario più probabile.