摘要:在明尼苏达大学的一间实验室里,合成生物学家凯特·阿达玛拉正在进行一项可能改变世界的实验。
在明尼苏达大学的一间实验室里,合成生物学家凯特·阿达玛拉正在进行一项可能改变世界的实验。
2019年,她和三位同事获得了美国国家科学基金会400万美元的资助,致力于探索制造“镜像细胞”的可能性。
这种细胞的所有生物分子结构都与正常细胞相反,就像物体的镜中影像,与原型相似却永不能重合。
起初,这项研究看似前途光明。
镜像细胞有望揭示生命起源的奥秘,并为开发抗击感染和超级细菌的全新治疗方案开辟道路。
然而随着时间的推移,阿达玛拉和团队开始陷入疑虑。
他们创造的东西,是否会逃脱实验室的控制,在人体或自然环境中无限扩散?
这种新型生命形式可能完全逃避人类免疫系统的识别,带来无法挽回的后果。
要理解镜像生命的革命性与危险性,我们首先需要了解自然界一个神奇的特性,手性。
在分子级别的微观世界,许多生物分子存在着“左手性”和“右手性”两种形式,它们像人的左右手一样,互为镜像对称却无法完全重合。
这一现象最早由法国科学家路易斯·巴斯德在1848年发现。
自然界展现了一个令人费解的现象:地球上的所有已知生命都是“同手性”的。
除了甘氨酸不具有手性外,组成蛋白质的氨基酸几乎都是左旋的,而构成DNA和RNA的核糖则全是右旋的。
大自然为何做出这种选择?
数十亿年前,生命最初诞生时为何专一地选择了左手氨基酸和右手糖?
这个问题困扰了科学家数十年,至今仍无定论。
手性对生物分子的功能影响巨大。
香芹酮分子的左右手性决定了它闻起来像绿薄荷还是藏茴香。
实验室合成的左旋和右旋葡萄糖,味道相同,但只有右旋葡萄糖能被人体代谢供能,因为我们身体里的酶只能处理右旋糖。
在医药领域,手性更是关乎生命的安危。世界上使用的药物总数约为1900种,手性药物占50%以上。
著名的沙利度胺(俗称“反应停”)悲剧就是手性分子的残酷警示。
其右旋化合物具有抑制妊娠反应的作用,而左旋化合物却会导致胎儿畸形。
当时的科学界缺乏检测手段,无法区分其手性,造成了数以万计的“海豹畸形儿”出生。
随着合成生物学的突飞猛进,科学家们不再满足于仅仅研究单一的手性分子,他们开始追求一个更大胆的目标,创造完整的镜像生命。
科学家的研究已经取得了显著进展。
2022年,研究人员成功化学合成了一种约100千道尔顿的镜像T7 RNA聚合酶。
这种酶能够高效、准确地转录全长长达2900个碱基的镜像5S、16S和23S核糖体RNA,这些RNA构成了镜像核糖体的结构。
镜像生命研究的支持者们描绘了一幅美好的应用前景。
利用镜像分子特性,科学家可以开发出前所未有的“超级药物”。
我们平时吃的药,之所以会失效、被代谢,是因为我们体内的各种酶和免疫细胞能够识别并处理这些“外来分子”。
但镜像分子造出来的药则完全不同。
我们体内的“警察”(酶和免疫系统)面对它会彻底“脸盲”。
它们无法识别、无法分解、无法清除。
美国FDA已经批准过一款治疗慢性肾病的镜像药物。
科学家甚至设想,未来可以制造出“镜像细菌”,让它们成为微型工厂,源源不断地生产这些超级药物。
还有一些科学家则希望通过镜像生命研究,解答生命起源的根本问题:宇宙为何选择了“左手氨基酸”这条路?是否可能存在一个与我们相反的镜像生命世界?
科学的前行总是伴随着风险的阴影,当凯特·阿达玛拉与非领域专家交流后,她开始意识到镜像细胞研究可能隐藏着灾难性的威胁。
生物安全、免疫学和生态学专家提出警告:镜像细胞可能让人类免疫系统“视而不见”。
如果释放到环境中,可能逃避自然生物控制,成为危险的病原体。
更令人不安的是,我们现有的所有抗生素,都是针对正常“手性”的细菌设计的。
面对一个完全镜像的敌人,它们会瞬间沦为一堆无用的化学粉末。
2024年12月,包括诺贝尔奖获得者在内的38位科学家在《科学》杂志发表文章,深入探讨了研究和创造“镜像生命”微生物可能对地球生命构成的“前所未有的风险”。
这些科学精英们来自九个不同国家,包括上世纪90年代领导私人人类基因组测序工作的美国科学家Craig Venter、诺贝尔奖获得者、剑桥大学教授Greg Winter、芝加哥大学教授Jack Szostak等。
这些科学家在报告中明确指出:镜像细菌可能会逃避由手性分子介导的许多免疫机制,从而可能导致人类、动物和植物的致命感染。
它们可能逃避天然手性噬菌体和许多其他捕食者的捕食,从而促进在环境中的传播。
报告进一步分析:“我们不能排除镜像细菌在许多生态系统中充当入侵物种的情况,在包括人类在内的大部分动植物物种中造成普遍的致命感染。
即使是宿主范围较窄且只能入侵有限生态系统的镜像细菌,也可能造成前所未有的不可逆转的伤害。”
斯坦福大学教授大卫·雷尔曼在讨论镜像生命的风险时,引用了《侏罗纪公园》中的角色表示:
“‘我们能不能成为现实中的伊恩·马尔科姆博士?’他指的是那位警告科学野心不受控制带来的危险的虚构科学家。”
面对可能存在的灾难性风险,科学界开始紧急刹车。
2025年2月,近百名研究人员、资助者和政策制定者签署了一份请愿书,强烈要求除非被证明不会构成严重风险,否则不应进行镜像生命的研究。
凯特·阿达玛拉最终做出了一个艰难的决定,她停止了实验室对镜像细胞的研究,转而专注于相关规范的讨论。
对于一个投身此领域多年的科学家而言,这无疑是一个痛苦而勇敢的选择。
科学界内部对于研究限制存在争论。
一些专家认为要谨慎对待,避免阻碍科学进步。
犹他大学教授迈克尔·凯指出,应区分镜像分子研究与镜像细胞或生物体研究,镜像分子有治疗潜力,不应让“镜子”一词阻碍创新。
专家们认为,制造具有天然手性的合成细胞相对安全,而制造镜像核糖体可能是关键红线。
拉霍亚文特研究所的合成生物学家约翰·格拉斯坦承,他对镜像生命的潜在风险感到震惊,并呼吁科学界划定明确的“红线”。
至少不得制造镜像核糖体这一蛋白质工厂,否则距镜像细胞的诞生就只差一步。
而迈克尔·凯则认为,镜像核糖体能极大提升药物合成效率,是否禁止仍有待讨论。
科学界虽认同不应制造活的镜像细胞,但在具体研究红线上尚未达成一致,相关讨论仍在继续。
科学家们希望借此重建公众信任,践行“考虑是否应该,而非是否可以”的科研理念。
科学史上,很少有如此多顶尖专家在突破即将到来时主动拉响警报。
2025年初,近百名科学家联名呼吁,在证明安全之前,不应创造镜像生命。
科学家们正站在一个十字路口:是继续推动这项可能带来医学革命的研究,还是将其永久封存?
正如一位科学家所言,他们希望成为现实中的伊恩·马尔科姆。
就是那位在《侏罗纪公园》中警告“科学家们太专注于思考他们能否做到,而从不停下来思考他们是否应该这样做”的虚构人物。
来源:知识分子李一一点号