疯狂!有良知的科学家呼吁全球暂停创造“镜像生命”,以免为时已晚:“我们正在谈论的威胁是前所未有的”

Illustration by Midjourney.

在分子水平上,我们所知道的生命有一个令人惊讶的偏差。生命的组成部分——DNA、RNA 和蛋白质——具有“惯用手”,就像我们的左手和右手一样。由于尚不清楚的原因,自然界几乎只使用右旋 DNA 和左旋蛋白质。但是,如果科学颠覆了剧本呢?

 

在世界各地的实验室中,科学家们对这个想法进行了修补,制作了生命基本分子的镜像版本。这些合成产物可能会彻底改变疾病疗法和抗污染制造。同时,逆转分子的惯用手可能会造成难以估量的伤害。

本周,包括两位诺贝尔奖得主在内的近40位科学家发出了一个令人不寒而栗的警报。创造“镜像生命”——由这些反向分子组成的合成生物——可能会导致灾难性的后果。他们发表在《科学》杂志上的近 300 页报告明确指出:对镜像微生物的研究应该在为时已晚之前停止。

“我们谈论的威胁是前所未有的,”匹兹堡大学(University of Pittsburgh)的微生物学家沃恩·库珀(Vaughn Cooper)教授。“镜像细菌可能会逃避许多人类、动物和植物的免疫系统反应,并且在每种情况下都会导致致命的感染,这些感染会在不受控制的情况下传播。”

危险的倒影

 
图片来源:Wikimedia Commons。© ZME 科学

分子的对称性是根本。几乎所有已知的生物体都包含左旋蛋白质和右旋 DNA。我们的免疫系统经过精心调整,可以检测具有这些配置的病原体。但是,镜像细菌凭借其翻转的结构,可能会在不被注意的情况下溜过我们的防御。

“最终,那个主机将被淹没,这将是致命的,”沃恩·库珀警告说。

想象一下,你正试图与某人握手,但当你伸出右手时,他们伸出了左手。这场比赛感觉很尴尬,尽管两只手在功能和结构上都相同。这有点像分子旋向——被称为手性——它定义了生命分子的结构。就像你的手是镜像但不完全相同一样,氨基酸和 DNA 等分子以两种镜像形式存在,分别标记为左手和右手。由翻转分子构建的生命的镜像版本不适合我们免疫系统的生物握手,使其与我们所知道的一切格格不入——并且可能无法触碰。

潜在的危险并不止于人类。所有生物体 — 从动物到植物 — 都依赖于相同的分子结构。镜像细菌可以感染农作物或牲畜,引发目前的药物无法治疗的大流行病。甚至生态系统也无法幸免。镜像微生物对病毒免疫,不易被变形虫等捕食者消化,可以主导整个食物链。

然而,科学家估计我们可能只用十年时间就能实现这一目标。

“这可能比我们以前遇到的任何挑战都要糟糕得多——也远远超出了我们缓解的能力,”诺贝尔奖获得者、芝加哥大学化学教授杰克·索斯塔克 (Jack Szostak) 告诉英国《金融时报》。

风险是间接的和合理的,从恶意意图(如生物武器)到事故。事实上,实验室的一次泄漏就足够了。一旦进入野外,镜像细菌可能会以不可预测的方式进化,变异并适应新的环境。

“那么所有的赌注都落空了,”耶鲁大学(Yale University)的免疫学家鲁斯兰·梅德日托夫(Ruslan Medzhitov)说。“你无法预测会发生什么。”

沉思的停顿

为了应对这些迫在眉睫的危险,明尼苏达大学(University of Minnesota)的凯特·阿达马拉(Kate Adamala)博士等科学家已经停止了对镜像细胞的研究。

“我们说,'我们不会这样做,'”阿达马拉告诉《纽约时报》。“我们有时间进行对话。这就是我们试图通过这份报纸来做的事情,以开启一场全球对话。

 

但是,您如何确保所有科学家都效仿呢?这个问题仍然悬而未决。研究人员呼吁制定类似于 2021 年制定的《天津生物安全指南》的国际准则,以防止对镜像生命的鲁莽实验。伦敦国王学院(King's College London)的生物安全专家菲利帕·伦佐斯(Filippa Lentzos)博士赞扬了这种方法,称其为“当今负责任科学的榜样”。

“我们认为,镜像细菌和其他镜像生物,即使是那些具有工程生物防护措施的生物,也不应该被创造出来,”研究人员在他们的报告中总结道。

终极入侵物种

目前,镜像生命的创造仍处于理论阶段。但是,合成生物学的进步速度,加上人工智能的放大,使这一时刻变得至关重要。如果没有积极的监管和全球合作,我们可能会面临前所未有的威胁——一场对药物免疫的大流行病,一个被合成生命所淹没的世界。

 

“镜像生命将是终极入侵物种,”犹他大学(University of Utah)的生物化学家迈克尔·凯(Michael Kay)。“存在非常合理的风险,这可能会压倒身体和生态系统中的所有自然防御。”

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