AutoDNA: AI 에이전트가 11,382단계 DNA 실험을 수행하는 동안 인간은 시약만 보충했다

이번 주, 두 개의 서로 다른 연구실에서 인공지능은 실험을 제안하는 단계를 넘어 직접 실험을 수행하기 시작했다. 11월 4일, Nature는 상하이 자오퉁 대학의 논문을 게재했다. AI 에이전트가 20대 이상의 장비를 운용하며 분자생물학 실험을 계획하고 실행하는 실험실 AutoDNA에 관한 것으로, 인간은 주로 시약을 보충하고 장비를 관리하는 역할만 맡았다. 같은 날 Anthropic은 자사 모델 Claude가 볼트 입자(vault particle)——중공 단백질 껍질——의 최초 3차원 구조를 푸는 데 기여했다고 밝혔다. 이 입자의 기능은 1986년 발견 이후 지금까지 밝혀지지 않았다. 두 발표는 거의 모든 면에서 다르다. 하나는 동료 심사를 거친 논문이고, 다른 하나는 프리프린트에 관한 기업 블로그 글이다. 그러나 둘은 같은 변화를 가리킨다. 과학에서 가장 느린 부분이 실험을 떠올리는 일에서 실험을 실행하는 일로 옮겨가고 있다는 것이다.

AutoDNA의 숫자는 다시 읽어보게 만든다. 이 시스템은 20종 이상의 장비를 자율적으로 조율하며 11,000개 이상의 단계를 거쳐 DNA 작업의 기본 과정——DNA 합성, RNA로의 전사, 증폭, 서열 판독——을 수행한다. 연구팀은 네 가지 과제로 이를 시험했다. 인간 전문가와 동등한 품질의 DNA를 만들었다. 여러 프로토콜을 동시에 실행해 순차 실행보다 3.2배 빨랐다. 디지털 데이터를 DNA에 저장했다가 오류 없이 다시 읽어냈다. 78가닥의 DNA에 "Intelligence is the ability to adapt to change"(지능이란 변화에 적응하는 능력이다)라는 문장을 인코딩한 것이다. 그리고 환자 샘플에서 암 관련 변이 KRAS G13D를 발견하고 확인했다. 연구팀의 보고에 따르면 가장 긴 단일 실행은 약 203.5시간——대략 8일 반——동안 이어졌고, 하드웨어 단계는 11,382개였다. 그 모든 시간 동안 연구팀 자신의 표현에 따르면 인간은 "실험 폐기물의 정기적인 처리와 시약 보충에 주로 한정"되었고, 시스템이 요청할 때만 움직였다.

Anthropic의 볼트 입자 이야기는 규모는 작지만 내용은 더욱 기묘하다. 볼트 입자는 인체 거의 모든 세포에 존재하는 중공 단백질 껍질로, 리보솜의 약 3배 질량을 지녔으면서도 무슨 일을 하는지 아무도 모른다. 연구팀의 지휘 아래 Claude는 약 150억 개의 예측 단백질 데이터베이스를 검색하고, 후보들의 DNA를 설계하고, 입자를 분리하는 더 빠른 방법을 제안했으며, 현미경 이미지를 3D 모델로 변환하는 소프트웨어를 실행했다. 그 결과 박테리오파지 단백질로 이루어진 볼트 입자의 최초 구조가 얻어졌다. L05라 불리는 단일 단백질 96개 복사본으로 이루어졌고, 내부 공간은 78개 복사본으로 이루어진 인간 버전보다 약 25% 넓다. 통상 3일이 걸리는 정제가 약 90분 만에 끝났고, 첫 구조 모델은 34시간 만에 완성되었다. 연구팀의 추산으로는 보통 수주가 걸릴 작업이다. 프로젝트 전체는 4개월이 채 걸리지 않았다.

인상적인 것은 두 팀 모두 아직 실패하는 부분을 솔직히 인정한다는 점이다. AutoDNA는 실험 과정에서 14건의 하드웨어 오류를 기록했고, 8건은 시스템이 스스로 복구했으며 6건은 사람의 도움이 필요했다. 연구팀은 대규모 언어 모델에 내재한 무작위성 때문에 같은 계획이라도 실행할 때마다 결과가 달라질 수 있으며, 이 시스템은 아직 살아 있는 동물을 대상으로 한 실험을 할 수 없다고 경고한다. Claude의 실수도 실제 시간을 앗아갔다. Claude가 작성한 프로토콜은 작업 일부를 방해하는 첨가물이 든 배양액을 요구해 연구팀을 약 2주 후퇴시켰고, 현미경 이미지 분석 초기에는 표준 단계를 건너뛰어 거울상과 섞인 결함 있는 지도를 만들어냈으며, 연구팀이 "안 되면 말고, 제발 평범하게 하자"고 즉흥을 멈추게 할 때까지 이어졌다.

스탠퍼드 대학의 데이터 과학자 제임스 쭈는 AutoDNA 논문과 함께 Nature에 실린 해설에서 핵심을 솔직히 짚었다. AI 시스템은 유망한 생물 활성 분자를 몇 분 만에 설계할 수 있지만, 이를 시험하는 데는 수주에서 수개월이 걸릴 수 있으며, 상하이의 연구는 "실험을 제안하는 일과 실행하는 일 사이의 간극을 메우기 시작할 수 있다"는 것이다. 노스캐롤라이나 주립대학의 화학공학자 밀라드 아볼하사니는 AutoDNA를 그 자율성의 수준에서 "주목할 만하다"고 평가하며 "과학의 미래에는 수많은 자율 실험실이 관여하게 될 것"이라고 말했다. 두 판단 모두 옳지만, 두 판단 모두 지금 가장 중요한 질문을 과소평가하고 있다. 한 번의 시연은 하나의 학문이 아니다. AutoDNA는 2025년 7월 프리프린트로 처음 등장했고, Nature에 실리기까지 약 1년의 심사를 거쳤다. 이번 주의 진짜 시험은 한 연구실이 11,382단계를 실행할 수 있느냐가 아니다. 두 번째 연구실이——원저자들이 현장에 없어도——같은 묘기를 재현할 수 있는지, 그리고 그렇게 했을 때 결과가 유지되는지다. 그것이 눈길을 끄는 논문과 새로운 과학의 방식 사이의 경계선이며, 앞으로 1년이 우리가 그 경계의 어느 쪽에 서 있는지 보여줄 것이다.