“地球生命面臨前所未有的危機。”

一個由諾貝爾獎獲得者和其他專家組成的國際小組在Science雜志上發表文章《Confronting risks of mirror life》，稱對“鏡像生命”微生物的研究和創造可能給地球生命帶來“前所未有的風險”。

鏡像生命存在嚴重的危險，主要是因為它有可能與自然世界發生不可預測的相互作用。by:SciTechDaily.com

這個研發小組是一個具有國際影響力的團隊，由來自九個國家的 38 名科學家組成，包括上世紀 90 年代領導私人人類基因組測序工作的美國科學家 Craig Venter、諾貝爾獎獲得者、劍橋大學教授 Greg Winter、芝加哥大學教授 Jack Szostak 等。他們聯合發聲就是為了讓大家意識到，鏡像生命（細菌）可能帶來的風險。

文章中表示，創造鏡像生命的能力可能至少還需要十年，并且需要大量投資和重大技術進步，但我們依舊需要在風險發生之前考慮并預防風險。專家們如此緊張的鏡像生命究竟是什么？它為何成為威脅全人類生命的存在？以下，Enjoy：

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什么是鏡像生命？

想要理解鏡像生命，繞不開的核心概念便是“手性”。地球生命是一個十分神奇的存在，所有已知的生命都是同手性的。這么說，可能還是比較難理解。許多生命分子是以兩種不同的形式存在，每種形式都是另一種的鏡像，譬如 DNA、RNA 是由右旋核苷酸組成的，蛋白質由左旋氨基酸組成。

而這兩種物質呈現的鏡像分子形式，也在生命體系中呈現出一致的手性特征。就像人的左右手，像是鏡子映出了彼此的模樣，但又永遠不可能重合在一起。

關于鏡像生命的研究由來已久。早在1848年，畢業于法國巴黎大學的路易斯·巴斯德（Louis Pasteur）發現了鏡像化合物?！斑@兩個四面體是對稱的，但它們不能重合，它們的關系就像實物與鏡子中的映像?！卑退沟略谄诳?Annales de Chimie寫了他的發現。

他發現了一些特定分子以鏡像形式存在，并提出了分子手性概念?！笆中浴币辉~源于希臘語中的“chéri”或“hand”，指的是手性物質和其鏡像不能相互重合，類似人的左手和右手。

可是直到1874年，分子手性才有了科學解釋，科學家也漸漸意識到手性是藥物分子發揮功效的重要特征。

時間快進到21世紀，手性物質尤其是手性藥物，為改善人類健康發揮越來越重要作用?！笆中苑肿拥牟粚ΨQ催化合成”這一領域先后在2001年和2021年兩獲諾貝爾獎，這足以彰顯了該領域的重要性。

在生物學中，相同分子的鏡像可能表現出截然不同的效果和功能。

尤其在醫藥領域，手性分子影響深遠，對于維持生物分子的正常結構和功能至關重要。例如，在藥物研發中，藥物分子的手性可能會影響其與靶點的結合特異性和有效性，以及藥物在體內的代謝過程和副作用。手性藥物的不同對映體可能具有截然不同的藥理活性、藥代動力學性質和毒性。理解和利用同手性原理有助于設計更安全、更有效的藥物，提高藥物治療的精準性，同時也有助于深入研究生物分子在疾病發生發展過程中的作用機制，為疾病的診斷、治療和預防提供新的思路和方法。

有趣的是，當藥物有了左右之分以后，治療效果可能會有很大區別。譬如用于降壓的經典藥物氨氯地平與左旋氨氯地平，因左旋氨氯地平剔除了右旋帶來不良反應的成分，安全性更高，且左氨氯地平的降壓效果是氨氯地平的2倍。而用于治療失眠的右佐匹克隆對苯二氮?受體的親和力是左旋佐匹克隆的50倍，吸收更快，起效更快。

目前世界上使用的藥物總數約為1900種，手性藥物占50%以上，在臨床常用的200種藥物中，手性藥物多達114種。

近幾年，隨著合成生物學的發展，科學家們的研究就不局限在醫藥領域，開始利用手性分子特性（即左旋和右旋）合成病毒和合成核糖體，甚至開始以鏡像形式重建常規生命體。如今，人工智能合成蛋白質、DNA技術的出現，一個正常運作、與生命體一一對應生物的鏡像生命可能真的不遠了。因此，38 位科學家包括兩位諾貝爾獎獲得者在《科學》期刊聯合發文，深入探討了研究和創造“鏡像生命”微生物可能對地球生命構成的“前所未有的風險”。

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鏡像生命真的會嚴重威脅地球生命的安危嗎？

鏡像生命的分子結構是地球生命分子的鏡像版本。鏡像生命的分子手性與目前的地球生命完全相反，這一特性將對現有生物的免疫系統構成極大的挑戰。

坦白講，創造一個鏡像生物，即使像細菌這樣簡單的鏡像生物，也將是一項比以往任何生物工程成就都復雜得多的壯舉。可是，近幾年關鍵技術的發展，驅動著科學家們越來越能夠合成復雜的鏡像生物分子。尤其是，研究人員在從非生物部件構建（天然手性的）合成細胞方面正迅速取得突破進展。

那么，當前的鏡像生命進化到哪里了？2022年，研究人員實現了鏡像生物分子的化學合成，成功化學合成了一種約 100 千道爾頓（kDa）的鏡像 T7 RNA 聚合酶。這種酶能夠高效、準確地轉錄全長長達 2900 個堿基的鏡像 5S、16S 和 23S 核糖體 RNA，這些 RNA 構成了鏡像核糖體的結構，而催化核心鏡像蛋白質的合成也取得了突破。

鏡像蛋白質的合成，為何會對人體的免疫系統構成威脅？因為一旦開發出一種能夠完全用合成 DNA、合成蛋白質構建天然手性細菌的方法，并且這些組件的鏡像版本也能被合成，那么就可以用同樣的方式構建出活的鏡像細菌。

這也是科學家所擔心的問題。38 位科學家聯合發表的文章中寫明：經分析發現，鏡像細菌可能會逃避由手性分子介導的許多免疫機制，從而可能導致人類、動物和植物的致命感染。它們可能逃避天然手性噬菌體和許多其他捕食者的捕食，從而促進在環境中的傳播?！拔覀儾荒芘懦R像細菌在許多生態系統中充當入侵物種的情況，在包括人類在內的大部分動植物物種中造成普遍的致命感染。即使是宿主范圍較窄且只能入侵有限生態系統的鏡像細菌，也可能造成前所未有的不可逆轉的傷害?！?/p>

38 位科學家經過實驗發現，鏡像蛋白質難以裂解成用于抗原呈遞的肽段，無法觸發重要的適應性免疫反應，如抗體的產生。因此，他們擔心許多脊椎動物針對鏡像細菌的免疫系統功能會嚴重受損，無脊椎動物和植物的免疫系統研究較少，但似乎也存在類似的局限性。

同時，鑒于鏡像細菌有很強的免疫逃避潛力，它們可能不需要特定宿主因子就能侵入宿主并引發感染。在動物（包括人類）體內，由于日常損傷和內在的滲透性，細菌經常會穿過皮膚、口腔、腸道、肺部和其他黏膜表面的屏障，鏡像細菌預計也會如此。

在健康動物體內，天然手性細菌通常會被免疫防御清除。然而，如果針對鏡像細菌的免疫反應嚴重受損，鏡像細菌可能會在宿主體內復制并引發感染。鏡像細菌在體內組織中不受控制地復制，很可能對宿主生物體有害，甚至可能致命。

這意味著，常見的抗生素面對鏡像生命（細菌）也可能失效，人體的消化酶也可能無法分解和抑制鏡像“細菌”?！翱傮w而言，我們擔心鏡像細菌可能成為具有異常廣泛宿主范圍的嚴重病原體。”

真正令人擔憂的是，人們知道存在風險，但都很清楚目前還沒有迫在眉睫的風險。因為我們還未真正構建過真正像鏡像細菌一樣復雜的東西，仍然需要新技術才能以足夠有效的方式做到這一點。

反而我們現在正處于合成生物學的一個非常激動人心的時期，新技術、化學合成和最小細胞開發正在迅速發展，這就是為什么我們認為現在是真正進行討論的好時機。

首先，區分鏡像壽命和鏡像技術的良性用途非常重要。要讓大家明白，鏡像藥物目前正在開發中，包括我們的實驗室。因為這些是化學制造的，所以它們不會造成任何危險。此外，鏡像生命研究也可以在生物傳感器、生物燃料、環境治理等領域落地應用，并可能創造更大的經濟效益。

而科學家所擔心的危險源自制造自我復制的鏡像細菌（病毒）。畢竟目前科學家掌握的鏡像細菌（病毒）階段數據還比較少，難以有成熟的科學判斷和認知，他們擔心如果鏡像生命走出實驗室可能會變成脫韁的野馬，可能對全球健康構成重大威脅。

不過，鏡像生命與其他前沿的科學研究一樣，突破極限的過程中總會伴隨著潛在的風險和倫理挑戰?？茖W家需要考慮的是， 在任何潛在的實際風險發生之前，能否提前做好預防和監管，甚至要提前著手研究更為特殊的監管手段 ？ 能否讓不可控的魔盒變成變成讓人類受益的寶盒？ 權杖又一次交到人類自己手中。

References：

1.Science：Confronting risks of mirror life

2.scitechdaily：“Mirror Bacteria” Warning: A New Kind of Life Could Pose a Global Threat

3.北京大學化學與分子工程學院：重溯巴斯德拆分實驗——宛新華/張潔團隊通過分子手性控制晶體的宏觀運動