KI kreiert Genome: Evo 2 revolutioniert die Biologie

Forscher haben eine KI entwickelt, die DNA entschlüsselt und neue Genome designen kann. Fluch oder Segen für die Wissenschaft?

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Ein Forscherteam des Arc Institute, der Stanford University, der University of California, Berkeley, der University of California, San Francisco und NVIDIA hat mit Evo 2 ein KI-Modell entwickelt, das die genetischen Codes von über 100.000 Arten analysieren und sogar neue Genome entwerfen kann. Dieses Modell stellt einen bedeutenden Fortschritt in der biologischen Forschung dar und eröffnet neue Möglichkeiten in der Genetik und Medizin.

Evo 2: Ein Überblick

Evo 2 ist ein biologisches Foundation-Modell, das auf einem umfangreichen Datensatz von 9,3 Billionen Nukleotiden aus über 128.000 Genomen trainiert wurde. Dieser Datensatz umfasst eine Vielzahl von Organismen, darunter Bakterien, Archaeen, Pflanzen und Tiere, einschließlich des Menschen. Im Vergleich zu seinem Vorgänger Evo 1, der sich ausschließlich auf einzellige Organismen konzentrierte, bietet Evo 2 eine breitere Perspektive auf die genetische Vielfalt des Lebens.

Technologische Fortschritte und Architektur

Evo 2 nutzt die weiterentwickelte StripedHyena 2-Architektur und verfügt über bis zu 40 Milliarden Parameter. Diese Architektur ermöglicht es dem Modell, genetische Sequenzen mit einer Länge von bis zu einer Million Basenpaaren zu verarbeiten, was eine detaillierte Analyse von Genomen ermöglicht. Das Training von Evo 2 erfolgte auf der NVIDIA DGX Cloud AI-Plattform unter Verwendung von über 2.000 NVIDIA H100 GPUs, was die enorme Rechenleistung und den technologischen Fortschritt unterstreicht, die für die Entwicklung dieses Modells erforderlich waren.

Anwendungen in der medizinischen Forschung

Eine der bemerkenswertesten Fähigkeiten von Evo 2 ist die präzise Vorhersage der Auswirkungen genetischer Mutationen. In Tests mit Varianten des BRCA1-Gens, das mit einem erhöhten Brustkrebsrisiko assoziiert ist, erreichte Evo 2 eine Genauigkeit von über 90 % bei der Unterscheidung zwischen gutartigen und potenziell pathogenen Mutationen. Diese Fähigkeit könnte die Diagnose genetisch bedingter Krankheiten revolutionieren und die Entwicklung neuer Therapien beschleunigen.

Design neuer Genome

Neben der Analyse bestehender genetischer Informationen kann Evo 2 auch neue Genome entwerfen, die in Länge und Komplexität mit natürlichen Bakteriengenomen vergleichbar sind. Diese Funktion eröffnet Möglichkeiten für die synthetische Biologie, beispielsweise bei der Entwicklung neuer Organismen mit spezifischen Eigenschaften für industrielle oder medizinische Anwendungen.

Offene Wissenschaft und Zusammenarbeit

Die Entwickler von Evo 2 legen großen Wert auf Transparenz und Zusammenarbeit in der wissenschaftlichen Gemeinschaft. Daher sind der Code, die Modellparameter und der Trainingsdatensatz von Evo 2 öffentlich zugänglich. Zusätzlich wurde eine benutzerfreundliche Schnittstelle namens Evo Designer entwickelt, die Forschern den Zugang zu den Funktionen von Evo 2 erleichtert.

Ethische Überlegungen und Sicherheitsaspekte

Bei der Entwicklung von Evo 2 wurden ethische Aspekte sorgfältig berücksichtigt. Um Missbrauch zu verhindern, wurden Genome von Krankheitserregern, die Menschen oder andere komplexe Organismen infizieren können, aus dem Trainingsdatensatz ausgeschlossen. Zudem wurde sichergestellt, dass das Modell auf Anfragen zu diesen Pathogenen keine produktiven Antworten liefert. Diese Maßnahmen sollen dazu beitragen, potenzielle Risiken bei der Anwendung von Evo 2 zu minimieren.