什么是镜像生命

贡献者:🦩🦩小鹤音形养老中 类别:简体中文 时间:2025-08-04 10:40:27 收藏数:552 评分:1.9
返回上页 举报此文章
请选择举报理由:




收藏到我的文章 改错字
简单说,地球上从未出现过镜像分子组成的生命,而AI发展又太快,如果不提前预警、立法,
镜像生命一旦被制造出来,比如说是一种微生物,那么它将逃过地球上所有生物的特异性免疫,
之后就是地球上所有生物的威胁。
所以,研究镜像生命相当于打开潘多拉魔盒,一定要禁止。
生命是单一手性的,地球上已知的所有生物DNA和RNA都是由右旋核苷酸组成的,
而构成生命的所有蛋白质都是由左旋氨基酸组成的,所有活细胞都依赖右旋形式的葡萄糖提供能量。
镜像生命就是由人类创造出的左旋核苷酸和右旋蛋白质组成的生命。
很多分子既有左旋又有右旋,它们是镜像对称的,就像我们的左右手,限定在平面内调整位置和角度,
你是永远无法让左右手完全重叠的。
很多人最初以为,这种镜像对称的分子的化学性质应该是完全一样的,其实不是。
比如,最著名的是上世纪五六十年代很多国家使用的孕妇止吐药“反应停”,它的有效成分是沙利度胺,
但后来很多使用过“反应停”的孕妇生下了天生四肢残缺的孩子。在后续研究中才发现,
左旋沙利度胺才是起镇定作用的有效成分,而右旋部分的沙利度胺是造成胎儿畸形的成分。
还有不少药,名字的第一个字都带“左(佐)”,其实也是指手性。比如左氧氟沙星,
其实最初生产的是氧氟沙星,但后来发现,左手性的氧氟沙星抗菌效果更好,所以就专门提纯出来,增加药效。
还有很多人偏头痛、痛经,吃布洛芬不管用,但出国旅游,在药妆店带回的止痛药就特别管用。其实就是因为,
只有左旋布洛芬才有镇痛效果,右旋成分几乎毫无作用。药妆店买的那种药就是把左旋的部分分离出来了,
由于这一步需要额外的成本,很多国内药厂就不做了,所以药效才差。
还有抑制胃酸的奥美拉错,还有一个版本叫“艾司奥美拉错”。这个“艾司”其实就是英文字母"S",
是拉丁文“Sinister”的首字母,代表“左”,也就是左旋的奥美拉错,这个效果才好。
此外,治疗哮喘和慢阻肺的沙丁胺醇、抗凝血药华法林、局部麻醉的布比卡因,全都是在后续药物研发中发现,
左旋效果更好,药效有的会好几倍到十几倍。
以上这些手性不同导致药效上的巨大差异,从另一个角度可以这么理解——正因为生命具有高度统一的手性,
于是才会和不同手性的同分异构体分子产生截然不同的生化反应。
历史上最早的一次大型镜像生物分子是在1992年制造出来的,
当时合成了HIV - 1蛋白酶的镜像蛋白质。这个酶原本是在艾滋病毒复制过程中发挥关键作用的一个酶,
但HIV - 1蛋白酶的镜像却不能参与HIV病毒的复制过程。原因是,
HIV病毒的其他蛋白质和遗传物质都是带手性的,手性不对是无法完成蛋白质功能的。
而普渡大学的两位化学家(James Brewster和Michael Laskowski)看到这篇文
章后突然意识到:手性上完全吻合的另一套镜像分子,理论上也可能能组成镜像生命体。
2014年的时候,犹他大学的生物学家成功地制造出一种由312个镜像氨基酸连接成的镜像蛋白质。
尽管合成这些物质的难度很高,但现在一些生物制剂公司已经开始批量生产长度为几千个核苷酸的镜像基因了。
2021年的时候,科学家们还制造出镜像版的DNA聚合酶。这个酶是负责复制细胞基因组的蛋白质工人,
只不过它加工的对象是镜像基因。
2022年,镜像版的RNA聚合酶也在实验室诞生了。这是一种把DNA转录成RNA的蛋白质工人,
只不过加工对象是镜像版的DNA。目前这个镜像版的RNA聚合酶已经可以做到,
把2900个碱基长度的镜像DNA转录成镜像RNA。
今天研究镜像生物学的科学家,正在试图做出镜像核糖体,它是镜像蛋白质的合成工厂。这一步搞定后,
下面一个目标就是合成一段完整的酵母菌的镜像DNA,大约包含1200万个碱基对。这个项目由于困难很多,
需要的钱也非常多(几千万美元),所以离完成还很远。
为什么要禁止镜像生命研究?
一旦这类生物制造出来,主要风险就是生物免疫系统不能有效地杀灭镜像生命的入侵。
严格说,免疫功能并不是毫无抵抗力,对于那些不依赖于手性识别的免疫过程,原有的防御效果还在,
瘫痪的是那些依赖于手性识别的免疫反应。
哪些是不依赖于手性识别的免疫反应呢?
笼统说,就是在识别、阻挡、杀灭过程中,不依赖于蛋白质特性的那些防护功能还可以起效。
比如,皮肤作为天然屏障阻碍细菌进入,靠的不是手性,而是致密的表面。
胃酸对微生物的杀灭效果也完全不依赖于手性,纯靠酸性环境夺走电子的过程导致重要的分子改变结构。
还有一些免疫功能,主要集中在非特异性免疫过程。比如,
一些通过识别病原体的某些特定化学基团来判断是不是要由自然杀伤细胞攻击,或者巨噬细胞、
中性粒细胞吞噬的过程。
还有一些是对膜的攻击,比如补体系统。膜是脂质结构,和蛋白质无关,在这个脂质结构上弄出个大窟窿,
无论是哪种手性的生物,没有一个封闭的加工零件的环境,都是要死的。
还有些通过干扰素来影响RNA的二级结构。尽管RNA有手性之分,但二级结构里的序列不涉及手性,
干扰素依然还会起作用。
还有炎症反应里分泌的细胞因子——趋化因子,它们识别的是受损信号,不依赖于对手性分子的识别。
当炎症发生后,血管通透性增加,血浆深处,补体激活、吞噬细胞聚集等效果刚刚已经说过了,
大都不依赖于生物分子的手性。
以上这些都是不太受威胁的。但如果细究,吞噬细胞或者自然杀伤细胞,杀灭入侵者的动作里,
其中一种手段是分泌消化酶,把入侵者彻底分解,而消化酶是一种有手性的蛋白质,
镜像生命就能很好地抵御消化酶的侵蚀。不过,吞噬、杀伤过程不止有消化酶来杀伤,
还有一些其他的物质来杀伤,比如过氧化物的释放,这些对镜像生命依然有杀伤作用。
以上大概是没有太受影响的过程,而那些受影响严重的免疫过程,主要集中在特异性免疫。也就是,
本来这个入侵者到底是有害还是无害,我们的免疫系统也不知道,需要接触一次,今后一段时间里才能记住它,
再接触就不会引发病症了,这类就叫特异性免疫。
这个过程对镜像微生物是完全失效的。比如第一次入侵,前半截免疫系统只做了初步抵抗,
然后入侵者就真的破门而入,接着开始大量繁殖,而通风报信的B细胞和随后迟来的大部队,
也就是刚刚生产出来、带着特异性的T细胞,终于能够把取得初步胜利的入侵者全部杀灭的那种免疫过程。
从特征识别到通风报信,到通缉令的复制,到援军赶到后识别和杀灭,每个环节都强烈依赖蛋白质的手性。
比如我们感染新冠、流感、诺如、疱疹、HPV、HIV等等病毒,都属于这个过程。
镜像生命假如是微生物的话,这部分免疫防御效果相当于零。
不过这些只是理论上的推测,实际上的防御效果虽然没有真的镜像生命来做实验,但确实有一些罕见病患者,
他们的MHC - II蛋白发生了有害的突变,通俗地说,通风报信功能失效了,
于是后续保护动作也就全没有了。这类人在现实中遇到的情况,就很像今后镜像微生物入侵之后全体人类的情况。
这类罕见病主要集中在北非,统计到200人左右。他们终生都生活在急性和慢性感染中,
绝大部分人都会在10岁之前死亡。有一些条件非常好的孩子,接受了全面的疫苗注射,抗生素和先进药物治疗,
发生感染后长期能住在无菌室,这些患者可以勉强活到16岁,但没有一个能活到18岁成年。
由于目前所有的疫苗都需要依赖手性识别,所以一旦镜像微生物散播开来,所有疫苗的防护效果都是零,
需要重新开发新的手性疫苗才可以。
当然,野生的镜像生命真要想在地球环境活下来,也不是一件容易事。因为它们没有什么东西可吃,
它不像其他细菌那样,镜像微生物是非常挑食的。对普通微生物极为有营养的葡萄糖,
对它们来说就完全无法消化,它们只能吃类似甘油、丁酸等少量物质维持生命。
同样的理由,虽然它们活下来艰难,但一旦活下来也就很难被杀死了。
其他和它竞争的菌种并不能通过常规手段杀死它们。人类凭借科学技术,
可以专门制造出一些右旋的抗生素来杀死镜像微生物,但这类抗生素占比很少,只有喹诺酮类药物,
比如右旋环丙沙星。
自然界里,杀灭微生物最多的是噬菌体。如果人类的消毒水、杀菌剂、抗生素,再加上自体免疫,
每天杀死的细菌量是单位1的话,那么地球上噬菌体每天杀死的细菌量至少也有1亿。
而镜像微生物是可以逃过今天自然界里所有噬菌体的捕食的。
在一篇关于镜像生命的报告中,有38位科学家,
其中还有24位是诺贝尔奖得主的呼吁停止对镜像生命的合成研究,是非常重要的。
今天AI大大加速了科学的进展。早先我们认为,制造生命,而不是改造出新的物种,是一件很难的事情。
但现在来看,5 - 10年后,一个全新的由人工合成的生命体就会在实验室诞生了,
今天工作在镜像生命领域的科学家也会在不久后造出镜像生命体。
这种从未参与过地球生命演化的物种,从任何角度说都是弊大于利的,为了今后避免滔天的灾难,
应该从今天起就立法禁止一切镜像生命的研究。
声明:以上文章均为用户自行添加,仅供打字交流使用,不代表本站观点,本站不承担任何法律责任,特此声明!如果有侵犯到您的权利,请及时联系我们删除。
文章热度:
文章难度:
文章质量:
认证文章
说明:系统根据文章的热度、难度、质量自动认证,已认证的文章将参与打字排名!

本文打字排名TOP20

登录后可见