“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雜誌上發表文章《Confronting risks of mirror life》，稱對“映象生命”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”。
映象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，映象生命（細菌）可能帶來的風險。
文章中表示，創造映象生命的能力可能至少還需要十年，並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並預防風險。專家們如此緊張的映象生命究竟是什麼？它為何成為威脅全人類生命的存在？以下，Enjoy：
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什麼是映象生命？
想要理解映象生命，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。這麼說，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映象，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映象分子形式，也在生命體系中呈現出一致的手性特徵。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。
關於映象生命的研究由來已久。早在1848年，畢業於法國巴黎大學的路易斯·巴斯德（Louis Pasteur）發現了映象化合物。“這兩個四面體是對稱的，但它們不能重合，它們的關係就像實物與鏡子中的映像。”巴斯德在期刊 Annales de Chimie寫了他的發現。
他發現了一些特定分子以映象形式存在，並提出了分子手性概念。“手性”一詞源於希臘語中的“chéri”或“hand”，指的是手性物質和其映象不能相互重合，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徵。
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。“手性分子的不對稱催化合成”這一領域先後在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，相同分子的映象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，對於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於設計更安全、更有效的藥物，提高藥物治療的精準性，同時也有助於深入研究生物分子在疾病發生髮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後，治療效果可能會有很大區別。譬如用於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。而用於治療失眠的右佐匹克隆對苯二氮䓬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，手性藥物佔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侷限在醫藥領域，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，甚至開始以映象形式重建常規生命體。如今，人工智慧合成蛋白質、DNA技術的出現，一個正常運作、與生命體一一對應生物的映象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“映象生命”微生物可能對地球生命構成的“前所未有的風險”。
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映象生命真的會嚴重威脅地球生命的安危嗎？
映象生命的分子結構是地球生命分子的映象版本。映象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，創造一個映象生物，即使像細菌這樣簡單的映象生物，也將是一項比以往任何生物工程成就都複雜得多的壯舉。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複雜的映象生物分子。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。
那麼，當前的映象生命進化到哪裡了？2022年，研究人員實現了映象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）的映象 T7 RNA 聚合酶。這種酶能夠高效、準確地轉錄全長長達 2900 個鹼基的映象 5S、16S 和 23S 核糖體 RNA，這些 RNA 構成了映象核糖體的結構，而催化核心映象蛋白質的合成也取得了突破。
映象蛋白質的合成，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，並且這些元件的映象版本也能被合成，那麼就可以用同樣的方式構建出活的映象細菌。
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，映象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。“我們不能排除映象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。即使是宿主範圍較窄且只能入侵有限生態系統的映象細菌，也可能造成前所未有的不可逆轉的傷害。”
38 位科學家經過實驗發現，映象蛋白質難以裂解成用於抗原呈遞的肽段，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映象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侷限性。
同時，鑑於映象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並引發感染。在動物（包括人類）體內，由於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，映象細菌預計也會如此。
在健康動物體內，天然手性細菌通常會被免疫防禦清除。然而，如果針對映象細菌的免疫反應嚴重受損，映象細菌可能會在宿主體內複製並引發感染。映象細菌在體內組織中不受控制地複製，很可能對宿主生物體有害，甚至可能致命。
這意味著，常見的抗生素面對映象生命（細菌）也可能失效，人體的消化酶也可能無法分解和抑制映象“細菌”。“總體而言，我們擔心映象細菌可能成為具有異常廣泛宿主範圍的嚴重病原體。”
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映象細菌一樣複雜的東西，仍然需要新技術才能以足夠有效的方式做到這一點。
反而我們現在正處於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，這就是為什麼我們認為現在是真正進行討論的好時機。
首先，區分映象壽命和映象技術的良性用途非常重要。要讓大家明白，映象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，映象生命研究也可以在生物感測器、生物燃料、環境治理等領域落地應用，並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複製的映象細菌（病毒）。畢竟目前科學家掌握的映象細菌（病毒）階段資料還比較少，難以有成熟的科學判斷和認知，他們擔心如果映象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，映象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。科學家需要考慮的是，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/張潔團隊透過分子手性控制晶體的宏觀運動
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