“镜像细菌”警告:一种新生命可能对全球构成威胁

摘要:镜像生命存在严重危险,主要是因为它有可能与自然界发生不可预测的互动。如果没有捕食者或抗生素等自然制约,镜像生物可能会不受控制地繁殖,从而产生科学家们才刚刚开始了解的风险。

镜像生命存在严重危险,主要是因为它有可能与自然界发生不可预测的互动。如果没有捕食者或抗生素等自然制约,镜像生物可能会不受控制地繁殖,从而产生科学家们才刚刚开始了解的风险。

镜像生命是一种涉及具有反向分子结构的合成生物的概念,尽管它具有促进医学进步的潜力,但也存在巨大的风险。

专家警告称,镜像细菌可能会逃脱自然的生物控制,有可能进化出以破坏生态系统的方式利用资源,对环境和公共健康造成不可预见的危险。

“镜像生命”是指分子结构与自然生命相反的合成生物。乍一看,创造这样的生命形式似乎是不可能的——就目前而言,确实如此。即使是最简单的镜像细菌,对于科学家来说,以目前的技术也难以制造出来。

然而,镜像生命的概念可能并非纯理论。生物技术的快速发展可能在未来几十年内使镜像生命成为可能。如果成为现实,镜像细菌可能会彻底改变药物开发,提供突破性的医疗治疗方法。但它们也可能带来严重的环境风险,行为方式不可预测且可能有害。

犹他州大学斯宾塞·福克斯·埃克尔斯医学院生物化学教授、镜像药物专家迈克尔·凯伊 (Michael Kay) 医学博士、哲学博士解释了镜像生命背后的科学原理,以及为什么他认为镜像生命应该只是假设。

要谈论镜像生命,我首先要谈论普通生命。构成生命的所有生物分子,如DNA和蛋白质,都具有手性,就像你的手一样。理论上,它们可以是左手或右手。数十亿年前,地球上的生命以左手蛋白质为标准。从那进化而来的所有生命都继续使用左手蛋白质。

因此,当我们谈论镜像生命时,这有点像一个“假设”实验:如果我们用右手性蛋白质而不是左手性蛋白质来构建生命,会怎么样?这种生命与自然生命非常相似,但在自然界中并不存在。我们称之为镜像生命或镜像生命。这种生命只有在人工合成的情况下才会存在。

我们是对此感兴趣的领先团体之一,我们的兴趣主要在于镜像疗法。

如果给患者服用治疗药物,尤其是蛋白质或核酸治疗药物,体内的消化酶会迅速分解这些药物,有时只需几分钟。这使得以经济高效和方便的方式治疗慢性病变得非常困难。

但是镜像分子不被那些消化酶识别,因此它们有可能持续更长的时间,并开辟一类全新的治疗方法,使我们能够治疗目前具有挑战性的各种疾病。

目前,我们通过化学方法制造镜像疗法,将它们一个原子一个原子地缝合在一起。如果我们有镜像细菌,可以为我们制造这些,这可能是一种更高效的大规模生产镜像疗法的途径。

镜像生物会以不可预测、不确定的方式与我们世界的其他部分进行互动。

镜像生命可能会不受控制地复制,这是有可能的,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。

这些东西包括帮助控制细菌的细菌捕食者、抗生素和免疫系统(预计对镜像生物不起作用)以及消化酶。

镜像细菌确实有可能难以找到足够的食物来生长,但在进化面前我们却很谦卑。

如果这些细菌能够生长——有证据表明它们可能至少在某种程度上能够在自然界中生长——也许随着时间的推移,它们会进化出吃掉我们的食物并将其转化为镜像食物的能力。如果发生这种情况,它们生长的阻力就会消失,而据我们所知,所有其他控制机制对这些镜像细菌都不起作用。

但这一决定存在很多不确定性。目前,我们还没有足够的信息来对风险做出明确的估计。

真正关键的是人们知道没有迫在眉睫的风险。我们从来没有制造过像整个细菌细胞一样复杂的东西。这非常困难,仍然需要新技术以足够有效的方式做到这一点。

但我们现在正处于合成生物学的一个非常激动人心的时期,新技术、化学合成和最小细胞开发正在快速发展,这就是为什么我们认为这是一个真正进行这一讨论的好时机,因为这些基础技术正在开始发展和出现。

我认为,我们目前最好的时间估计是,如果我们决定将这一目标作为优先事项,我们可能需要一到三十年的时间才能实现这一目标。这将需要大量资源,以及在细胞构建的不同方面具有专长的国际科学家组成的庞大联盟的合作。

这肯定不会在一夜之间发生。但我们认为,这并非遥不可及的事情,因此我们可以祈祷它不会在短时间内发生。

我们希望这篇评论能与广大利益相关者就这一主题展开广泛讨论。我们计划明年开始召开国际会议,讨论这些风险,并与国际机构合作制定监管框架,使我们能够预防这些风险。

这不会影响任何人的当前研究。我们认为,在任何人的生活依赖此之前,我们有机会定义负责任的研究路线、监管机构应仔细评估的路线以及我们不应该跨越的路线。

区分镜像生命和已经在进行的镜像技术的良性使用非常重要。镜像药物目前正在开发中,包括我们实验室在内。由于这些药物是化学合成的,因此不存在制造自我复制镜像细菌所特有的危险。

一旦镜像细胞被制造出来,再想把这个精灵关回瓶子里就变得非常困难了。这就是为什么我们要在任何潜在的实际风险出现之前就考虑预防和监管。

凯伊和其他专家在《科学》杂志上发表了一篇评论,题为“直面镜像生命的风险”。

参考资料:“面对镜像生活的风险”作者:Katarzyna P. Adamala、Deepa Agashe、Yasmine Belkaid、Daniela Matias de C. Bittencourt、Yizhi Cai、Matthew W. Chang、Irene A. Chen、George M. Church、Vaughn S. Cooper 、马克·M·戴维斯、尼尔·K·德瓦拉吉、德鲁·恩迪、凯文·M·艾斯维尔特、约翰·I·格拉斯、蒂莫西·W·汉德、托马斯·V· Inglesby、Farren J. Isaacs、Wilmot G. James、Jonathan DG Jones、Michael S. Kay、Richard E. Lenski、Chenli Liu、Ruslan Medzhitov、Matthew L. Nicotra、Sebastian B. Oehm、Jaspreet Pannu、David A. Relman、佩特拉·施维尔 (Petra Schwille)、詹姆斯·A·史密斯 (James A. Smith)、菅义伟 (Hiroaki Suga)、杰克·W·绍斯塔克 (Jack W. Szostak)、尼古拉斯·J·塔尔伯特 (Nicholas J. Talbot)、詹姆斯·M·蒂杰,J.克雷格·文特尔, Gregory Winter、Weiwen Zhang、Xinguang Zhu 和 Maria T. Zuber,2024 年 12 月 12 日,《科学》。DOI:10.1126/science.ads9158

来源:康嘉年華一点号

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