來自賓夕法尼亞大學的研究人員運用人工智慧（AI）技術，發現了地球上存在了數十億年的微生物，這一重大的發現引起了科學界的廣泛關注。這些微生物被稱為古菌（Archaea），它們展現出具有拯救人類生命潛力的抗生素痕跡。研究團隊利用AI技術發掘古菌中新的化合物，這些化合物有可能促成新一代抗生素的創造。該研究的資深作者César de la Fuente表示，過去的抗生素研究主要集中於真菌、細菌及動物，這顯示出探索古老生命形式的新方向的重要性。
在過去的研究中，de la Fuente的實驗室利用AI模型從不同來源中識別抗生素，這些來源包括已滅絕生物的DNA以及動物毒素中的化學成分。古菌在生物學上與細菌、植物、動物和真菌有顯著的不同。雖然在顯微鏡下觀察時，古菌與細菌相似，但它們在生化結構、細胞膜以及整體基因組上均存在差異。這些特徵使得古菌能夠在極端的環境中生存，例如超高溫的海底熱泉、炙熱的溫泉及其他極端條件下。研究人員Marcelo Torres指出，古菌的演化過程中必須發展出特殊的生化防禦機制，因此他們對古菌的研究充滿興趣。
在此項研究中，研究人員使用了一種名為APEX的AI工具，這是由de la Fuente的實驗室開發的，目的是識別古生物中的抗生素候選物。APEX分析了數千種已知具有抗菌特性的肽（短鏈氨基酸），並能預測一組給定的氨基酸序列可能具備類似效果的概率。通過對數千個額外的肽和與人類疾病相關的細菌數據重新訓練APEX 1.1，研究人員提升了該工具預測古菌中哪些肽能夠抑制細菌生長的能力。在對233種古菌進行掃描後，該工具識別出了超過12,000個潛在的抗生素候選物，並將這些分子命名為“archaeasins”。
化學分析顯示，archaeasins與已知的抗菌肽（AMPs）在電荷分佈上存在明顯差異。接下來，研究團隊選擇了90種archaeasins進行對自然細菌的測試。研究的共同第一作者Fangpin Wan表示，逐一尋找新抗生素的過程如同在干草堆中尋找針，而AI技術能加速這一過程，幫助識別針的可能位置。archaeasins對抗耐藥性細菌的機制是攻擊細菌的內部防禦系統，擾亂細胞內的電信號，這與其他常見的抗菌肽不同，後者主要針對細菌的外部防禦進行攻擊。在初步測試中，80種archaeasins對一種致病及耐藥細菌進行測試，其中93%的archaeasins對至少一種細菌表現出抗菌活性，最終選出了3種進一步在動物模型中測試。
在實驗進行四天後，所有archaeasins均有效抑制了在醫院中常見的耐藥細菌的生長。這三種選出的archaeasins中有一種表現良好，與一種被譽為“最後防線”的強效抗生素polymyxin B具有相似的效果。研究人員計劃進一步提升APEX的能力，以根據抗生素的結構預測候選物。他們希望能夠了解archaeasins的長期影響，並計劃將其帶入人類臨床試驗中。de la Fuente強調，這僅僅是開始，古菌作為最古老的生命形式之一，擁有很多可以幫助人類智慧地對抗當前病原體的潛力。這項研究已在《Nature Microbiology》發表。
