什么是鏡像生命？

當(dāng)我們照鏡子時(shí)，鏡子中的形象雖然也是自己，但所有特征都完全翻轉(zhuǎn)。這種翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象不僅存在于日常生活中，在分子的微觀世界中同樣適用。

所謂“鏡像生命”，指的是在分子層面上與自然生命形成完美鏡像的存在。談及鏡像生命，繞不開(kāi)的核心概念便是“手性”。手性之所以重要，是因?yàn)?strong>在生物學(xué)中，相同分子的鏡像可能表現(xiàn)出截然不同的效果和功能。

盡管鏡像生命目前仍停留在假設(shè)階段，但科學(xué)家推測(cè)，隨著技術(shù)的進(jìn)步，我們或許能在幾十年內(nèi)創(chuàng)造出鏡像生命，尤其是“鏡像細(xì)菌”等微生物。

然而，近期發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的一篇論文中，40位知名科學(xué)家對(duì)這一課題發(fā)出了嚴(yán)肅警告。他們指出，鏡像生命可能對(duì)人類(lèi)構(gòu)成嚴(yán)重威脅。鏡像細(xì)菌有能力逃避人類(lèi)的免疫系統(tǒng)，導(dǎo)致致命感染。這種感染還可能導(dǎo)致相當(dāng)大比例的植物和動(dòng)物物種流離失所，徹底破壞我們的環(huán)境。

為何需要鏡像生命？

鏡像分子在結(jié)構(gòu)上是相同的，就像我們的左手和右手，而且這些分子也具有完全相同的化學(xué)性質(zhì)。但由于未知的原因，大自然傾向于僅用這些分子的其中一種手性來(lái)構(gòu)建生命。例如，DNA和RNA是由右手性的核苷酸構(gòu)成的，而蛋白質(zhì)是由左手性的氨基酸構(gòu)成的。

手性決定了分子如何在生命系統(tǒng)中相互作用，它影響我們體內(nèi)藥物和酶的功能，以及我們感知味道和氣味的方式。例如，香芹酮分子聞起來(lái)既可以像綠薄荷，也可以像香菜種子的氣味，具體取決于我們是從分子的哪個(gè)“鏡像”版本中聞到的。

這引發(fā)了一個(gè)有趣的問(wèn)題：如果我們能制造出鏡像版本的生物分子，會(huì)帶來(lái)怎樣的變化？

現(xiàn)代醫(yī)學(xué)治療越來(lái)越多地依賴(lài)于生物分子，比如肽（蛋白質(zhì)的小片段），這些分子在治療癌癥等疾病中表現(xiàn)出顯著的療效。然而，這些天然的蛋白質(zhì)和肽存在一個(gè)重大局限：它們?cè)隗w內(nèi)會(huì)被消化酶迅速分解，有時(shí)甚至在幾分鐘內(nèi)就被完全降解。這種快速降解給慢性疾病的治療帶來(lái)了極大挑戰(zhàn)，既增加了治療成本，也降低了治療的便利性。

但如果用鏡像氨基酸構(gòu)建類(lèi)似的肽，它們就有可能避開(kāi)這些消化酶的識(shí)別，從而在體內(nèi)停留更長(zhǎng)時(shí)間。這為治療復(fù)雜疾病開(kāi)辟了一條全新的道路。實(shí)際上，科學(xué)家們已經(jīng)通過(guò)化學(xué)方法制造出一些鏡像療法，比如他們成功制造出了DNA的鏡像，以及一些功能齊全的“鏡像酶”等。

鏡像生命的風(fēng)險(xiǎn)

這些鏡像分子有著誘人的優(yōu)勢(shì)。顯然，下一步將是創(chuàng)造出真正的、完全由鏡像分子構(gòu)成的鏡像生物，比如鏡像細(xì)菌。一些研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)在試圖“從頭開(kāi)始”構(gòu)建鏡像細(xì)菌，換句話說(shuō)，他們正試圖合成生物分子，并將它們組裝成功能細(xì)胞。然而，這卻引發(fā)了諸多擔(dān)憂。

新研究指出，鏡像生物或許會(huì)以不可預(yù)測(cè)、不確定的方式與我們現(xiàn)有的生態(tài)系統(tǒng)相互作用。其中一種潛在的威脅是，鏡像生命可能會(huì)不受控制地復(fù)制，因?yàn)樗鼈儾惶赡苁苋魏畏乐辜?xì)菌過(guò)度生長(zhǎng)的自然機(jī)制的控制。例如，捕食細(xì)菌的天敵、抗生素、免疫系統(tǒng)以及消化酶等各種控制細(xì)菌過(guò)度生長(zhǎng)的自然機(jī)制，可能都會(huì)對(duì)鏡像生物失效。

盡管鏡像細(xì)菌可能在初期面臨食物來(lái)源不足的問(wèn)題，但如果它們能夠成功生長(zhǎng)，那么隨著時(shí)間推移，就有可能進(jìn)化出攝取我們的食物并將其轉(zhuǎn)化為鏡像食物的能力。一旦如此，其生長(zhǎng)速度可能大幅提升，而現(xiàn)有的控制機(jī)制將無(wú)法有效遏制。這可能導(dǎo)致鏡像細(xì)菌的入侵，取代本地物種，破壞食物網(wǎng)，改變營(yíng)養(yǎng)循環(huán)，最終可能導(dǎo)致連鎖生態(tài)后果。

離鏡像生命還有多遠(yuǎn)？

最新研究強(qiáng)調(diào)了鏡像生物可能帶來(lái)的巨大風(fēng)險(xiǎn)。這一結(jié)論基于數(shù)十位科學(xué)家經(jīng)過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)推理和技術(shù)分析后得出的。

鏡像細(xì)菌帶來(lái)了獨(dú)特而前所未有的挑戰(zhàn)。然而，這并不是一場(chǎng)迫在眉睫的危機(jī)，因?yàn)闃?gòu)建完整鏡像生命仍面臨重大技術(shù)障礙。研究表明，如果將鏡像細(xì)菌的研發(fā)作為優(yōu)先目標(biāo)，這一突破可能會(huì)在未來(lái)10到30年內(nèi)實(shí)現(xiàn)。

科學(xué)家認(rèn)為，我們正處于合成生物學(xué)的激動(dòng)人心的時(shí)代，新技術(shù)、化學(xué)合成以及最小細(xì)胞的研究進(jìn)展迅猛。因此，現(xiàn)在是探討這一可能性的最佳時(shí)機(jī)。畢竟，一旦鏡像細(xì)胞被創(chuàng)造出來(lái)，“潘多拉的魔盒”就很難再被關(guān)閉。

#創(chuàng)作團(tuán)隊(duì)：

編譯：糖獸

排版：雯雯

#參考來(lái)源：

https://theconversation.com/mirror-life-forms-may-sound-like-science-fiction-but-scientists-warn-they-could-be-deadly-to-humans-and-destroy-the-environment-246013

https://healthcare.utah.edu/newsroom/news/2024/12/mirror-life-still-hypothetical-heres-why-it-should-probably-stay-way

https://msutoday.msu.edu/news/2024/msu-researchers-contribute-to-global-team-examining-potential-risks-of-mirror-bacteria

#圖片來(lái)源：

封面圖&首圖：N. BURGESS/SCIENCE