一群科学家正在呼吁对由“镜像分子”组成的生物形式的危险进行关键性的讨论,因为这些创造物可能对全球健康构成重大威胁。
这些奇特的生物目前尚未成为现实,但作者认为我们需要在跨过这道门槛之前仔细审视。
“出于好奇心和合理应用的驱动,一些研究人员已经开始着手创建完全由镜像生物分子组成的生命形式,”38位专家在《科学》杂志的一篇评论中写道。“这种镜像生物将与已知生命形式截然不同,其创造值得慎重考虑。”
所有我们已知的生命都起源于DNA和RNA中的“右旋”核苷酸和形成蛋白质的“左旋”氨基酸。
这一现象称为同手性。我们尚不清楚其存在的原因,但这种生物圈化学反应的标志性特征不容许任何替代。
令人困惑的是,我们氨基酸和核苷酸的镜像替代品确实存在。这导致一些研究人员思考是否可以基于这些翻转的分子创造出一种新的生命形式。
这样的成就将从细菌开始。
研究人员对创造这些奇异细菌感兴趣有几个原因。从头开始生产分子是一个繁琐的过程,制药公司更愿意将其外包给细菌,但要生产镜像分子,他们需要镜像微生物。
2016年,哈佛大学遗传学家乔治·丘奇(George Church)参与了一个团队,该团队创造了DNA聚合酶的镜像版本,这种分子负责协调DNA复制和转录为RNA。
当时,丘奇对这一进展非常兴奋,称其为“一个伟大的里程碑”,这将使他更接近于创造一个完整的镜像细胞。
现在,他是38位警告这一行为的科学家之一。
一种名为T7 RNA聚合酶的细胞酶(左图)帮助构建被称为核糖体的蛋白质制造工厂的RNA成分。科学家们创造了一种镜像形式(右图),最终可能帮助创建类似的翻转蛋白质。(Xu & Zhu,《科学》,2022)
最初,身体无法分解这些镜像蛋白质被认为是一个卖点,但现在这种与“自然”生命的不兼容性也让科学家们感到担忧。
“镜像生命有可能不受控制地复制,因为它不太可能受到任何防止细菌过度生长的自然机制的控制,”犹他大学生物化学家迈克尔·凯(Michael Kay)解释说。
“这些机制包括细菌的捕食者、抗生素和免疫系统,这些都不太可能对镜像生物起作用,还有消化酶。”
这种反向生命形式可能会因其自身的有机不兼容性而受限。我们的分子手性使我们与我们分解为食物的生物分子组成相兼容,镜像细菌很可能难以在没有与其自身结构相符的食物的情况下生存。
但新论文背后的数十位科学家一致认为,即使威胁远未迫在眉睫,我们也无法承受这样的未知风险。
“建立这样一个生物体需要巨大的努力,”匹兹堡大学微生物学家沃恩·库珀(Vaughn Cooper)说。“但我们必须停止这一进程,并进行有组织、包容性的对话,以有效治理这一领域。”
“由于这些技术,将会诞生一些令人兴奋的科学成果,我们希望促进这一点。我们不想限制合成生物学的前景,但建造一个镜像细菌的风险不值得承担。”
该论文发表在《科学》杂志上,斯坦福大学也发布了一份配套的技术报告。
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