在地球 45 億年歷史中，或許從未出現(xiàn)過這樣一類生命：它們的每一個分子，都是常規(guī)細胞分子的鏡像。然而，未來幾十年，無論是為了新藥研發(fā)，還是出于對生命起源和進化的純粹好奇心，人類或許有能力制造 " 鏡像生命分子 "。但我們是否應該這樣做？
一群合成生物學家和生物安全專家給出了堅定的答案——不！他們認為，鏡像生命可能對地球上所有生物的健康構成 " 前所未有的風險 "。一旦這種生命逃逸，我們或許永遠無法重新捕獲它，從而導致 " 廣泛而致命的感染 "。
這聽起來像是世界末日，真的有專家們所說的那么危險嗎？我們能否提前采取一些措施來降低它帶來的風險呢？
好奇心驅(qū)使，制造組裝鏡像生命分子
許多的生命必需分子都存在兩種互為鏡像的形式。就像人的左右手，無論你如何旋轉左手分子，都無法使其與右手分子完全重合。盡管這些手性分子很難區(qū)分，但不同的形狀導致它們的行為不同。
地球上所有生物體的 DNA 是右旋的，蛋白質(zhì)是左旋的。這似乎是在生命史的早期就被安排好的，因為生命系統(tǒng)需要一致的手性才能有效運作。細胞中的分子必須能夠整齊地嵌合在一起，就像鑰匙和鎖一樣精準匹配。如果左旋和右旋混雜，就會導致系統(tǒng)混亂。
沒有人知道生命為何選擇了這種特定的手性模式，可能只是一個隨意的選擇，在進化過程中被固定下來?；蛟S右旋 DNA 和左旋蛋白質(zhì)具有某種微妙優(yōu)勢，使這種生命形式能夠戰(zhàn)勝其鏡像形式？那么，宇宙中其他地方的生命會使用與地球生命相反手性的分子嗎？
為了探索這些問題，生物化學家開始制造鏡像生命分子。他們構建了完整的右旋蛋白質(zhì)和左旋核酸。只要組裝起來，這個鏡像分子就能完美運作。2016 年，已有研究團隊創(chuàng)造出了一個可以被鏡像酶復制的鏡像 DNA 鏈。
與此同時，合成生物學家也在雄心勃勃地改造活細胞。早在 2010 年，美國克雷格 · 文特爾研究所的研究團隊，去除了一個細菌細胞中所有的 DNA，并用他們自己合成的基因組取而代之。最終，研究人員利用合成的化學物質(zhì)從頭組裝出一個完全由人工合成的活細胞——世界首例人造生命 " 辛西婭 "。
美國芝加哥大學的杰克 · 紹斯塔克說：" 過去 50 年，合成生物學的核心是重建細胞中發(fā)生的活動，其終極目標是重建整個細胞。" 隨著人類在制造鏡像分子和合成細胞方面的能力不斷拓展，總有一天能夠制造出一個鏡像細胞，其 DNA、蛋白質(zhì)以及其他手性分子都與現(xiàn)存生命相反。
鏡像細菌或?qū)⒋蜷_ " 潘多拉魔盒 "
不過紹斯塔克指出，要真正制造出鏡像細胞，估計需要 10 到 50 年時間，但倫理的探討從現(xiàn)在就要開始。
日前，紹斯塔克與人造生命領域知名專家克雷格 · 文特爾等 37 位專家共同在《科學》雜志上發(fā)表文章，探討創(chuàng)造鏡像生命的潛在益處與風險，并得出結論——不應創(chuàng)造鏡像細菌及其他鏡像生物，因為它們將帶來極大風險。
理論上，許多類型的鏡像生命都可以被構建出來，比如鏡像病毒，因為病毒比細胞小得多、也簡單得多，它只是一段核酸被蛋白質(zhì)外殼包裹。不過，紹斯塔克認為，病毒只能通過感染細胞來繁殖。由于細胞中大量生命分子都具有手性，鏡像病毒絕對不可能感染正常細胞，它只能在鏡像細胞中生長。
相比病毒，制造鏡像動物和植物將極其困難，因為它們由更大、更復雜的真核細胞組成。因此，紹斯塔克和團隊開始關注鏡像細菌，這種單細胞生物可以追溯到地球上最早生命形式。然而，為了人類自身安全，不應制造鏡像細菌。
不過，紹斯塔克起初認為鏡像細菌并不會造成嚴重危害。因為，致病細菌擁有專門 " 裝備 " 來逃避宿主免疫系統(tǒng)的清剿，這些 " 裝備 " 大多依賴于手性分子。由于病原體已高度進化，鏡像細菌不可能成為病原體。但研究顯示，鏡像細菌即使不成為某種病原體，也能造成嚴重危害。
原來，生命體的免疫系統(tǒng)通過鎖定細菌外壁上的標記分子來識別細菌，而這些分子都是手性的。因此，鏡像細菌很可能不會被人體免疫系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)，也不會被身體清除。這些細菌在人體內(nèi)會 " 進食 " 一些非手性的營養(yǎng)物質(zhì)，比如甘氨酸。紹斯塔克說：" 這些營養(yǎng)物質(zhì)的濃度較低，營養(yǎng)價值不如葡萄糖。因此鏡像細胞可能會生長緩慢，但它無法被殺死，可能會在人體內(nèi)無限制地生長。"
此外，與通常只感染有限物種的致病細菌不同，鏡像細菌不會局限于單一類型的宿主。理論上，鏡像細菌可以在任何生物體和生態(tài)系統(tǒng)中生長。紹斯塔克團隊指出，鏡像細菌可能會如同一種入侵物種，在許多生態(tài)系統(tǒng)中傳播，導致包括人類在內(nèi)的大量動植物出現(xiàn)普遍的致命感染。英國倫敦國王學院的菲利帕 · 倫佐斯則把鏡像細菌稱為具有 " 異常廣泛宿主范圍 " 的病原體。
鏡像生命逃逸風險究竟有多大
令人擔憂的是，鏡像細菌可能會從實驗室中逃逸并造成災難。即使實驗室被設計得非常安全，意外仍可能發(fā)生。此外，鏡像細菌也可能會被某些恐怖分子武器化。
一旦鏡像細菌進入野外，將很難被控制。理論上，科學家也可以合成出鏡像抗生素來殺死它們，但這并非萬無一失。紹斯塔克說，" 你可以保護少數(shù)人或動物，卻無法在全球范圍內(nèi)部署。"
由于鏡像細菌尚不存在，其潛在風險有很大的不確定性。生物安全專家對鏡像生命的看法也存在分歧。
第一個分歧在于，目前這場討論是否值得進行。位于奧地利維也納的科學研究與傳播公司 Biofaction 負責人馬庫斯 · 施密特說：" 世界上還沒有人從零開始創(chuàng)造一個細胞。" 盡管合成生物學快速發(fā)展，但人們無法制造合成細胞這一事實表明，我們并不真正了解細胞是如何工作的。因此施密特認為，人類離制造鏡像細菌還非常遙遠，應該先面對更緊迫的生物學挑戰(zhàn)。
然而，倫佐斯認為，開發(fā)新技術的科學家往往只有在準備將這些技術推向市場時才會接觸公眾，而此時，研發(fā)者已將自己的職業(yè)生涯與該技術綁定，且已投入大量資金。" 你已經(jīng)到了最后階段，無論人們說什么，都不會有任何改變。" 因此她主張，最好在 " 非常前期 " 的階段就提出這些問題，才能體現(xiàn)科學的社會責任擔當。
第二個爭議點在于，鏡像細菌是否真的能夠在人體內(nèi)或?qū)嶒炇彝獾沫h(huán)境中生存。美國亞利桑那州立大學的凱瑟琳 · 沃格爾指出，合成生物學產(chǎn)生的生物往往比野生生物脆弱得多，也許它們一進入環(huán)境就會死亡。
而且，還有多種方法可以限制鏡像細胞的野外逃逸。施密特表示，鏡像細胞可以被設計成完全依賴于一種自然界中找不到的單一營養(yǎng)物質(zhì)。一旦離開營養(yǎng)供應，它就無法存活；還可以給細胞設置一個定時器，使其在一段時間后自毀；甚至可以為鏡像細胞設計與現(xiàn)存生物完全不同的遺傳密碼——通過疊加多種控制手段，鏡像細胞失控的可能性可以被降至微乎其微。
也就是說，只要是負責任的創(chuàng)造者在對細胞進行工程改造，鏡像細菌在野外存活的風險是可以規(guī)避的。但這一切的前提是，創(chuàng)造鏡像細菌的人必須以人類的最大利益為重。倫佐斯則警告：在最極端的情況下，懷有惡意的人可能會刻意設計出具有致病性的鏡像細菌來進行大屠殺。
目前，已有法律禁止這類 " 武器 " 被創(chuàng)制出來。1975 年生效的《生物武器公約》完全禁止生物和毒素武器。" 雖然‘鏡像細菌’這幾個字沒有出現(xiàn)在公約文本中，但條款足夠?qū)挿海梢院w這種情況。" 倫佐斯說。
權衡風險與收益，鏡像生命該被阻止嗎
事實上，防范鏡像生命給現(xiàn)有生命世界帶來的風險，關鍵在于如何執(zhí)行現(xiàn)有法律。正如紹斯塔克所說，" 一旦有人惡意使用它，就很難阻止 "。但沃格爾認為，制造這種武器的難度本身就是一種保護機制。即使是擁有所有資源、專業(yè)知識、基礎設施和設備的國家也難以做到——因為生物往往對生存條件非常挑剔，而工程化生物尤其脆弱。
但尚未實現(xiàn)并不意味著永遠不會實現(xiàn)。盡管鏡像細菌存在風險，但如果它能帶來顯著的好處，人們也許會冒險一試。
紹斯塔克表示，可以利用鏡像細菌作為 " 生物工廠 "，來制造難以被人體免疫系統(tǒng)降解的長效藥物。但他隨即指出，這種應用的實際意義不大，因為通過化學合成技術來制造鏡像分子已相當成熟，無需依賴復雜的生物方法。
除此之外的唯一好處是滿足好奇心：鏡像細胞會是什么樣子？與它的鏡像雙胞胎相比，它的行為會有什么不同？因此，倫佐斯認為應該禁止這類研究，" 人們需要權衡風險和潛在收益，而目前來看，潛在的益處相當有限，但風險卻非常大 "。
安全鎖掌握在人類手中
盡管人類有能力創(chuàng)制鏡像細菌或?qū)⑹菐资旰蟮氖?，但在探討它會否給現(xiàn)有生命世界帶來風險時，人們也意識到，其中的潛在風險也可能存在于其他類型的合成生命中——當人們制造出各種不同的生物和生命形式，都會遇到與鏡像細菌相同的風險。
如今，合成生物學正在飛速發(fā)展，每年都有各種改良生物分子和生物體被開發(fā)出來。與之相比，相關安全和風險防范措施尚未完善。
鏡像細菌只是未來人類世界所要面臨的多種合成生物中的一種，所有合成生物都需要被謹慎管理。這些可能出現(xiàn)的新生命形式對人類生存的威脅究竟有多大，這把 " 安全鎖 " 實際掌握在我們自己手中。
與技術發(fā)展同步，更多關注、研究和資金應投向生物安全領域，以最終開發(fā)出一套倫理規(guī)則與風控系統(tǒng)，來確保合成生物和人造生命的安全性。
