AI4Bio 前沿 · 2026-09-24

张锋发声!Claude 自主发现类 CRISPR 酶系统,称"令人兴奋"!

949 个 Claude 智能体 21.5 小时扫完 19.4 亿个蛋白簇,自主发现类 CRISPR 酶系统 ART,张锋评价"令人兴奋"。但 10 次重跑无一复现这次发现,系统功能至今未知。

2026 年 9 月 23 日,Anthropic 宣布:约 950 个 Claude 智能体用 21.5 小时翻完近 20 亿个蛋白簇,自己找到了一个此前无人记载的酶系统。但人类只做了两件事:写下最初的指令,以及后续的湿实验。

约 950 个 Claude 智能体用 21.5 小时翻完近 20 亿个蛋白簇,自己找到了一个此前无人记载的酶系统

这个系统被命名为阵列相关逆转录酶(ART),藏在巨型噬菌体的基因组里,带着一串类似 CRISPR 的重复序列。它的功能至今无人知晓,但具备这种特征组合的系统此前只发现过寥寥几个,且全都可编程,能对 DNA 做剪切、复制、粘贴。

ART 位点上游的原始 DNA 序列(2,900 bp),重复阵列就藏在其中(图源:Anthropic 官方博客)
ART 位点上游的原始 DNA 序列(2,900 bp),重复阵列就藏在其中(图源:Anthropic 官方博客)

CRISPR 先驱、MIT 与 Broad 研究所教授张锋审阅预印本后表态:"这是 AI 智能体参与生物学发现的一个令人兴奋的例子。"但他同时留了余地——"与逆转录酶相关的 RNA 重复阵列的鉴定确实引人入胜,值得进一步研究。"1987 年科学家第一次注意到细菌基因组里的奇怪重复序列时,同样没人知道它有什么用,那就是 CRISPR 的起点。

01

一台酶、一个搭档、一串"摩斯密码"

先给直觉。逆转录酶(RT)是一种"反向抄写员":细胞把 DNA 抄成 RNA,它反着来,把 RNA 抄回 DNA。但 ART 的奇特之处在"排版":RT 上游躺着 3 到 21 拷贝的重复序列,下游跟着一个功能未知的搭档基因。

ART 与已知逆转录酶系统的基因座对比:重复阵列(蓝)+ RT(黄)+ 搭档蛋白(紫)的三联结构为 ART 独有(图源:Yoon 等,Anthropic 预印本 Figure 2)
ART 与已知逆转录酶系统的基因座对比:重复阵列(蓝)+ RT(黄)+ 搭档蛋白(紫)的三联结构为 ART 独有(图源:Yoon 等,Anthropic 预印本 Figure 2)

这串重复像一段被反复发送的摩斯密码:重复单元 15 到 49 个核苷酸,间隔 120 到 220 个。CRISPR 阵列也是重复-间隔结构,存着入侵者的"通缉照片"。但 ART 附近找不到任何 cas 基因——它借用了 CRISPR 的排版,装的可能是完全不同的东西。

团队共找到 95 个 ART 逆转录酶簇,28 个带重复阵列,全长 0.3 到 4.1 kb。这些 RT 还带着约 180 个氨基酸的异常长 N 端,其他 RT 通常只有 50 个左右。但这段 N 端与任何已知蛋白家族都对不上号。

已知 retron 系统(左)与 ART 假说模型(右):一套酶配一库 RNA,单个酶或能响应不同触发信号(图源:Yoon 等,Anthropic 预印本 Figure 3I)
已知 retron 系统(左)与 ART 假说模型(右):一套酶配一库 RNA,单个酶或能响应不同触发信号(图源:Yoon 等,Anthropic 预印本 Figure 3I)
02

949 个智能体里,有一个多看了两眼

发现过程像一场高度组织化的淘金:worker 智能体提出计划并执行,supervisor 审核并开出新任务,curator 写入共享知识库,editor 汇总成报告。整个战役共 119 个任务、949 个会话、2.156 亿个 token、21.5 小时。但全程没有人类介入。

19.4 亿
蛋白簇搜索空间
198,290
逆转录酶簇
949
智能体会话
21.5 h
全程无人类介入

漏斗的数字很夸张:19.4 亿个蛋白簇捞出 198,290 个 RT 簇,再普查 10,983 个基因座上的 3,564 个候选搭档家族。最终只有 17 个家族进入深潜,产出 19 份报告。但同样的分析,专家要做数周到数月。

智能体协作框架与筛选漏斗:从 19.4 亿蛋白簇到 19 份报告(图源:Yoon 等,Anthropic 预印本 Figure 1A-B)
智能体协作框架与筛选漏斗:从 19.4 亿蛋白簇到 19 份报告(图源:Yoon 等,Anthropic 预印本 Figure 1A-B)

119 个任务里有 98 个是智能体自己追加的,ART 正来自其中之一。但发起方式出人意料:一个 worker 否决了最初的假设,却主动排队了"再仔细看看这个 RT"的后续任务。

决定性的一刻发生在任务 t0062。一个 worker 把 2,900 bp 的原始 DNA 直接读进上下文,随后在日志里写道:"这个侧翼序列太壮观了:我直接用肉眼看到了一个串联重复阵列……这是 CRISPR 样的重复阵列?!"但智能体没有止步于惊叹。

发现瞬间的完整记录:智能体读取 DNA 并写下
发现瞬间的完整记录:智能体读取 DNA 并写下"spectacular"评语(左);L0050 位点的 14 个重复拷贝(右)(图源:Yoon 等,Anthropic 预印本 Figure 1E-F)

它接着自己数拷贝、量间隔、检索文献做"新颖性杀灭测试",确认无匹配后才提交人类审核。但最值得玩味的是,这段序列人类其实发表过——当初的基因组报告注意到了 RT,却没人看见那串重复。

03

湿实验给出了半个答案

AI 的发现要过实验这一关,但公开数据库里恰好躺着现成的证据。团队调取了巨型噬菌体 SA1 感染葡萄球菌的 RNA 测序时间序列:感染 15 分钟后,ART 阵列转录出的 RNA 占到噬菌体总 RNA 的 8%,丰度排名第四。

ART 阵列转录出的 RNA 占到噬菌体总 RNA 的 8%
噬菌体 SA1 感染实验:15 分钟时阵列 RNA 丰度排名第 4,占噬菌体总 RNA 的 8%(图源:Yoon 等,Anthropic 预印本 Figure 3A-C)
噬菌体 SA1 感染实验:15 分钟时阵列 RNA 丰度排名第 4,占噬菌体总 RNA 的 8%(图源:Yoon 等,Anthropic 预印本 Figure 3A-C)

把 SA1 的 ART 系统克隆进大肠杆菌,同样的离散短 RNA 再次出现,各自折叠成茎环结构。这暗示一套酶可能配着一"库"不同的 RNA,类似 retron 防御系统,但 retron 只用一条 RNA。

剩下的一半还悬着。RT 是否有活性、这些 RNA 是不是它的底物、系统对噬菌体有什么用,全部未知。但阵列在感染早期就大量转录,至少说明它真的"活着"。

阵列转录出的离散短 RNA:感染数据与大肠杆菌复现实验相互印证(图源:Yoon 等,Anthropic 预印本 Figure 3D-E)
阵列转录出的离散短 RNA:感染数据与大肠杆菌复现实验相互印证(图源:Yoon 等,Anthropic 预印本 Figure 3D-E)

这些湿实验在 Anthropic 今年春天组建的湾区实验室完成,只涉及 BSL-1 和 BSL-2 低风险操作。这是这家 AI 公司自建生命科学实验室后交出的第一份答卷。但所有实验由人类动手,AI 只负责提假设和解读数据。

Anthropic 位于湾区的生命科学湿实验室,全部实验由人类科学家完成(图源:Anthropic 官方博客)
Anthropic 位于湾区的生命科学湿实验室,全部实验由人类科学家完成(图源:Anthropic 官方博客)
04

凭什么只有它看见了

一个尴尬的事实先摆上桌:团队把同样的战役原样重跑了 10 次,ART 位点几乎每次都被采样到。但没有任何一次有智能体去读上游的 DNA,阵列每一次都被漏掉。

于是他们做了对照基准。把 ART 序列直接放进上下文,四个最强模型识别阵列的成功率超过 90%;但把序列存成文件、配上工具,识别率反而最低跌到 32%。

七个 Claude 模型的阵列识别率:最强四个模型(橙)与其余三个(灰)差距明显(图源:Yoon 等,Anthropic 预印本 Figure 4E)
七个 Claude 模型的阵列识别率:最强四个模型(橙)与其余三个(灰)差距明显(图源:Yoon 等,Anthropic 预印本 Figure 4E)

原因很朴素:39% 的尝试从未连续读入 200 个核苷酸,没读到第二个重复拷贝,就永远看不见"重复"。但工具越多,模型越倾向调用工具,而非亲自读序列。

读入的 DNA 越长,识别率越高:从完全不读的 29% 升到读入 2,000 nt 以上的 76%,Mythos 5 最高达 96%。但"看见"在分子层面如何发生?可解释性分析找到两个对重复 DNA 响应的内部信号。

读入上下文的 DNA 越长,阵列识别率越高:Mythos 5 最高 96%(图源:Yoon 等,Anthropic 预印本 Figure 4H)
读入上下文的 DNA 越长,阵列识别率越高:Mythos 5 最高 96%(图源:Yoon 等,Anthropic 预印本 Figure 4H)

打乱序列后,两个信号分别对 12/14 和 14/14 个拷贝沉默。但 Evo 2 和 gLM2 这两个基因组语言模型的似然曲线同样标出了重复——看见模式并非 Claude 独有,差别在于它会停下来追问"这是什么"。

Evo 2、gLM2 与 Mythos 5 内部信号在 L0050 位点上的响应曲线:三类模型都
Evo 2、gLM2 与 Mythos 5 内部信号在 L0050 位点上的响应曲线:三类模型都"看见"了重复(图源:Yoon 等,Anthropic 预印本 Figure 5)
05

泼三盆冷水,再留一个悬念

第一盆给发现本身:ART 功能未知,RT 活性未被证实,离"下一个 CRISPR"还差整个机制解析。第二盆给方法:10 次重跑无一复现,"自主发现"目前仍是小概率事件。第三盆给时机:预印本未经同行评审,The Verge 直言发布"admittedly premature",但 Anthropic 正处在上市筹备期,展示肌肉的需求不难理解。

8%
阵列 RNA 占噬菌体总 RNA
96%
Mythos 5 最高识别率
10 次
原样重跑
0 次
重跑中复现发现

但历史站在"先发表奇怪序列"这一边。限制酶成就了重组 DNA 技术,Taq 酶成就了 PCR,CRISPR 从一段奇怪重复走到基因编辑药物,用了二十多年。人类看过 MarsHill 噬菌体基因组、却没看见的那串重复,被一台机器在 21.5 小时里看见了。下一次战役扫向哪个蛋白家族,又会漏掉什么、捡到什么,值得盯着看。

人类看过 MarsHill 噬菌体基因组、却没看见的那串重复,被一台机器在 21.5 小时里看见了