科學人／是福是禍？科學家示警：創造「鏡像細菌」恐致災難性損害

图／DALL-E 3

相信大家都知道，我们的双手互为镜像，几何上无法完全重叠，因此你的左手手套无法戴在右手上，这就是「对掌性」（chirality）的概念。在化学课中，我们已学过许多这种具对掌性的分子，化学家也能轻易制造出来。然而自然界中的生物分子，无论是构成蛋白质的氨基酸或构成DNA的核苷酸，都只具有特定对掌性，例如蛋白质都是左旋的，DNA和RNA都是右旋的，仿佛生命界也有左右撇子一样。过去化学家已经制造过许多镜像蛋白和遗传分子，并获批准运用在一些药物当中，正是因为自然酶难以分解镜像生物分子，有助于药物在体内久留。

那么如果制造出大量具对掌性的生物分子，并创造出「镜像版本」的生物会怎么样？一群来自九个国家的38位顶尖科学家，在刚发表于《科学》期刊的一篇长达300页的报告中，就对此发出了警告。他们呼吁，应即刻停止开发目标为创造「镜像细菌」（mirror-image bacteria）的研究，因为这种合成生物的分子结构与自然界中的完全相反，可能会对人类、动物和植物构成严重威胁，甚至「造成不可逆的灾难性损害，远比人类过去遭遇的任何挑战都要严重。」2009 年诺贝尔生医奖得主、报告共同作者美国芝加哥大学化学家索斯达克（Jack Szostak）如此高声疾呼。

镜像细菌：潜在的生态毁灭者

科学家们最为担忧的是，一旦这些可繁殖的「镜像细菌」被创造出来，可能会像入侵种（invasive species）一样，席卷并毁灭整个生态系。这是因为它们的分子几何结构与自然界中的完全相反，「对免疫系统来说牠们将是隐形的，无法被识别并攻击」，美国匹兹堡大学免疫学家汉德（Timothy Hand）如此强调。而且这些合成生物可能能逃避噬菌体和原生动物这类自然界的细菌掠食者，在环境中迅速传播，造成难以控制的疫情。

虽然以目前的技术发展，要创造出完整的镜像细菌还需要至少十年的时间，但这群科学家们认为现在就开始讨论如何应对其潜在风险至关重要。他们建议，除非有明确证据证明镜像生命完全不会构成威胁，否则不应进行此类实验。同时，他们也呼吁科学界、政府、研究资助者和各界利害关系人展开合作，共同制定负责任的研究框架，以确保人类和地球的安全。

是福是祸？科学界的激烈辩论

对于这种研究的潜在风险，科学界也存在一些不同的声音。美国约翰霍普金斯大学的免疫学家及生物安全专家格罗瓦尔（Gigi Gronvall）认为，这些担忧还为时过早，而且禁止相关研究可能会阻碍其他领域的科学进展，她表示「这是本末倒置」，科学研究总是充满了未知和惊喜，我们不应该因为对未知的恐惧就放弃探索的机会。美国德州大学奥斯丁分校的合成生物学家爱灵顿（Andrew Ellington）比喻：「这就像是担心30年后的网路犯罪而禁止使用电晶体一样荒谬！」他指出，镜像生物能否构成重大威胁实属未知，就算创造出牠们，也将面对已高度适应自然环境的生物们的激烈竞争。

英国帝国学院合成生物学中心及生物工程系的合成基因组工程教授艾利斯（Tom Ellis）表示，他大致同意这些担忧，但镜像生命目前仍纯属科幻，他指出，十多年来科学家们试图利用非镜像分子创造合成生命，但距离创造出一个能自我分裂并演化的细胞仍然非常遥远，更别说要创造大量镜像分子合成出镜像生物了。

镜像生物的研究本质十分诱人，例如报告共同作者、美国明尼苏达大学的合成生物学家阿德马拉（Katarzyna Adamala）就表示直到近期她都盼望过有朝一日能创造镜像细菌，因为这能使生物学家探索生命界偏好的对掌性到底是偶然还是具备某种竞争优势，将使科学家直探生命的本质。然而随着她对此风险有深入的了解，她的想法也180度大转变，表态不支持进行相关研究。镜像生物就像潘朵拉之盒，打开就会面对无法预料的后果，面对可能造成全球生态崩坏的末日场面，也许再怎么谨慎都不为过。

（本文出自2024.12.20《科学人》网站，未经同意禁止转载。）