本文主要探讨了镜像生命的概念及其潜在风险。镜像生命指在分子层面上与自然生命形成完美镜像的存在,其核心概念为手性。科学家推测,随着技术的进步,或许能在几十年内创造出镜像生命,尤其是镜像细菌等微生物。然而,最新研究指出镜像生物可能带来巨大风险,包括不受控制地复制、入侵并取代本地物种、破坏食物网等。文章还介绍了镜像生命在医药领域的潜在应用及其技术挑战。
镜像生命指分子层面上与自然生命形成完美镜像的存在。手性是镜像生命的核心概念,相同分子的镜像可能表现出截然不同的效果和功能。
镜像生命在医药领域有潜在应用价值,例如通过制造镜像版本的生物分子来开发新药物,这些分子可能避开消化酶的识别,在体内停留更长时间。
最新研究指出镜像生物可能带来巨大风险,包括不受控制地复制、入侵并取代本地物种、破坏食物网、改变营养循环等。这些风险可能与镜像生物与我们现有生态系统的不可预测和不确定的相互作用有关。
虽然创造镜像生命仍面临重大技术障碍,但科学家正在积极开展相关研究。研究表明,如果将镜像细菌的研发作为优先目标,这一突破可能会在未来10到30年内实现。
什么是镜像生命?
当我们照镜子时,镜子中的形象虽然也是自己,但所有特征都完全翻转。这种翻转现象不仅存在于日常生活中,在分子的微观世界中同样适用。
所谓“镜像生命”,指的是在分子层面上与自然生命形成完美镜像的存在。谈及镜像生命,绕不开的核心概念便是“手性”。手性之所以重要,是因为在生物学中,相同分子的镜像可能表现出截然不同的效果和功能。
尽管镜像生命目前仍停留在假设阶段,但科学家推测,随着技术的进步,我们或许能在几十年内创造出镜像生命,尤其是“镜像细菌”等微生物。
然而,近期发表在《科学》杂志上的一篇论文中,40位知名科学家对这一课题发出了严肃警告。他们指出,镜像生命可能对人类构成严重威胁。镜像细菌有能力逃避人类的免疫系统,导致致命感染。这种感染还可能导致相当大比例的植物和动物物种流离失所,彻底破坏我们的环境。
为何需要镜像生命?
镜像分子在结构上是相同的,就像我们的左手和右手,而且这些分子也具有完全相同的化学性质。但由于未知的原因,大自然倾向于仅用这些分子的其中一种手性来构建生命。例如,DNA和RNA是由右手性的核苷酸构成的,而蛋白质是由左手性的氨基酸构成的。
手性决定了分子如何在生命系统中相互作用,它影响我们体内药物和酶的功能,以及我们感知味道和气味的方式。例如,香芹酮分子闻起来既可以像绿薄荷,也可以像香菜种子的气味,具体取决于我们是从分子的哪个“镜像”版本中闻到的。
这引发了一个有趣的问题:如果我们能制造出镜像版本的生物分子,会带来怎样的变化?
现代医学治疗越来越多地依赖于生物分子,比如肽(蛋白质的小片段),这些分子在治疗癌症等疾病中表现出显著的疗效。然而,这些天然的蛋白质和肽存在一个重大局限:它们在体内会被消化酶迅速分解,有时甚至在几分钟内就被完全降解。这种快速降解给慢性疾病的治疗带来了极大挑战,既增加了治疗成本,也降低了治疗的便利性。
但如果用镜像氨基酸构建类似的肽,它们就有可能避开这些消化酶的识别,从而在体内停留更长时间。这为治疗复杂疾病开辟了一条全新的道路。实际上,科学家们已经通过化学方法制造出一些镜像疗法,比如他们成功制造出了DNA的镜像,以及一些功能齐全的“镜像酶”等。
镜像生命的风险
这些镜像分子有着诱人的优势。显然,下一步将是创造出真正的、完全由镜像分子构成的镜像生物,比如镜像细菌。一些研究团队已经在试图“从头开始”构建镜像细菌,换句话说,他们正试图合成生物分子,并将它们组装成功能细胞。然而,这却引发了诸多担忧。
新研究指出,镜像生物或许会以不可预测、不确定的方式与我们现有的生态系统相互作用。其中一种潜在的威胁是,镜像生命可能会不受控制地复制,因为它们不太可能受任何防止细菌过度生长的自然机制的控制。例如,捕食细菌的天敌、抗生素、免疫系统以及消化酶等各种控制细菌过度生长的自然机制,可能都会对镜像生物失效。
尽管镜像细菌可能在初期面临食物来源不足的问题,但如果它们能够成功生长,那么随着时间推移,就有可能进化出摄取我们的食物并将其转化为镜像食物的能力。一旦如此,其生长速度可能大幅提升,而现有的控制机制将无法有效遏制。这可能导致镜像细菌的入侵,取代本地物种,破坏食物网,改变营养循环,最终可能导致连锁生态后果。
离镜像生命还有多远?
最新研究强调了镜像生物可能带来的巨大风险。这一结论基于数十位科学家经过严谨科学推理和技术分析后得出的。
镜像细菌带来了独特而前所未有的挑战。然而,这并不是一场迫在眉睫的危机,因为构建完整镜像生命仍面临重大技术障碍。研究表明,如果将镜像细菌的研发作为优先目标,这一突破可能会在未来10到30年内实现。
科学家认为,我们正处于合成生物学的激动人心的时代,新技术、化学合成以及最小细胞的研究进展迅猛。因此,现在是探讨这一可能性的最佳时机。毕竟,一旦镜像细胞被创造出来,“潘多拉的魔盒”就很难再被关闭。
#创作团队:
编译:糖兽
排版:雯雯
#参考来源:
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
#图片来源:
封面图&首图:N. BURGESS/SCIENCE