12 月 11 日，国际顶级期刊《科学》（Science）刊发了一篇题为《应付“镜像生物”风险》的要紧文章，深入探讨了研究和创造“镜像生命”微生物可能对地球生命构成的“前所未有些风险”。

这篇文章由来自全球 9 个国家的 38 位顶尖科学家联合写作，团队中包含两位诺贝尔奖获得者与合成生物学、免疫学、植物病理学、生态学、进化生物学和行星科学范围的国际领头羊。文章还附带一份长达 300 页的详细技术报告，为剖析提供了深入的技术支持。

面对“镜像生物”的风险（来源：文献1）

阵势这么大，这个“镜像生命”是否会导致很大的害处呢？这里先给大伙宽宽心，这篇文章极具前瞻性，它旨在提醒业界研究“镜像生命”时要充分考虑其风险，而“镜像生命”现在离广大普通人的生活还远得非常，不必因此担忧。

那样，到底什么是“镜像生命”，它们又可能带来什么样的风险呢？这得先从“镜像分子”说起。

生命中的“镜像分子”

人的左右手，会在镜子中映出彼此的摸样，但又永远不可能重合在一块。一些跟生命密切有关的分子，也有如此的特质，依据其特质有左旋、右旋之分，这可能带给这类分子完全不同的功能。

比如，在药物范围，左旋和右旋分子的手性差异可以决定一款药物的疗效甚至作用与功效。左旋多巴是一种治疗帕金森病的核心药物，由于它能让人体高效代谢为多巴胺，而右旋多巴则几乎无效；右美沙芬是一种止咳药，而它的左旋对映体却有镇痛用途，显示出完全不一样的生理成效。还有就是氨氯地平，其左旋体不只降压成效更强，不良反应更少，而右旋体却可以改变血管内皮功能，从而对心血管健康有保护用途。

这方面也有过惨痛的教训，来自一种曾被广泛用的减轻妊娠反应的药物，名叫“沙利度胺”（产品名叫“反应停”）。它的两种对映体中，一种可以帮助孕妇减轻妊娠反应，而另一种则会致使出现“海豹胎”畸形，当年因为对药物用途的认识不足，也缺少测试和离别的方法，致使药物中同时含两种对映体，结果让不少服用沙利度胺的孕妇，生下了畸形孩子。

图片截自文献9

药物的手性在不同环境中也会产生有趣的变化，麻黄碱在水溶液中表现为左旋，而在乙醇溶液中则变成右旋。虽然左旋和右旋分子的化学结构几乎相同，但在生物体内的表现可能完全不同，这也让手性成为药物开发中的要紧研究方向。

在食物与营养范围，葡萄糖是大家平时饮食中最容易见到的糖类之一，它是右旋的，这种形式可以让人体吸收并作为能量来源。而它的镜像分子，左旋葡萄糖，虽然化学结构相同，但没办法让人体代谢，因此仅能作为甜味剂添加到食品中。

镜像的葡萄糖分子和丙氨酸分子（来源：文献2）

乳酸也具备手性的多样性。左旋乳酸（L-乳酸）在人体中是要紧的代谢产物，特别在肌肉中产生，帮助提供能量。而右旋乳酸（D-乳酸）则在发酵食品中很多存在，如酸奶和泡菜，可以与人体共存，并且赋予这类食品独特的风味。

再往远了说一点，对部分农药来讲，手性差异更是性命攸关……

知道了“镜像分子”，就能聊聊什么是“镜像生命”了。

镜像生命是什么，危险在什么地方？

镜像生命是一种假设的生命形式，其分子结构是地球生命分子的镜像版本。镜像生命的分子手性与现在的地球生命完全相反，这一特质将对现有生物的免疫系统构成很大的挑战。

免疫系统依靠于手性分子之间的精准辨别和相互用途，比如天然氨基酸和糖构成的抗原可以被免疫系统高效处置。然而，镜像蛋白和核酸因为其分子结构的手性完全颠倒，没办法被现有些免疫机制有效分解。

比如，实验表明，镜像蛋白可以抵抗常规酶的降解，没办法产生短肽片段供主要组织相容性复合体（MHC）呈递，这直接致使了抗原辨别的障碍。除此之外，适应性免疫系统中的T细胞和B细胞需要依靠抗原信号启动，但面对镜像分子时，它们没办法辨别这类信号，进而妨碍了抗体生成和细胞免疫反应。

图片由人工智能生成

假如镜像微生物侵入人体或其他生物，因为免疫系统几乎完全没办法辨别其结构，它们可能绕过免疫防线并飞速在宿主体内扩散。健康个体的免疫系统可以清除侵入的天然手性细菌，但镜像微生物却可以逃避包含先天性免疫（如补体系统）和适应性免疫的多种防御机制。比如，镜像细菌不会激活补体系统中的经典渠道或旁路渠道，进而防止溶解或被标记吞噬。除此之外，很多抗菌肽因对手性高度敏锐，没办法与镜像微生物发生有效用途，进一步削弱了先天免疫的保护功能。

在这样的情况下，镜像微生物的存活和繁殖可能对宿主导致紧急损害。尤其是在屏障组织如皮肤、肠道和呼吸道受损时，镜像微生物可能轻松跨越这类天然屏障并进入体内深层组织。一旦到达这类部位，镜像微生物将可能借助宿主体内的营养物质迅速增殖。因为没有效的免疫反应来控制感染，它们在体内的扩散可能引发致命成人两性疾病。

《科学》的文章内容还表示，镜像微生物不只对宿主个体的健康构成直接威胁，还可能在种群层面引发更广泛的感染扩散。因为其独特的免疫逃逸能力，一旦传播开来，镜像微生物可能成为生物防御范围中很难控制的重大风险。这种现象也突显了镜像生命研究在伦理、安全和治理方面的重要程度生态系统的入侵和破坏。

当然，考虑到大家体内部分营养物质分子也是手性的，正如左手没办法舒适地适应右手手套，镜像微生物可能没办法正常借助这类营养物质，从这个角度来看，可能镜像微生物的繁殖速度会优惠扣，但前面说的这类风险仍然不容忽略。

镜像生命，科学界目前做到哪了？

镜像生命由左旋核苷酸组成DNA，由右旋氨基酸组成蛋白质，这种生命形式在地球自然界中尚未发现，但可能通过合成生物学技术在实验室中达成。

第一是镜像生物分子的化学合成，在 2022 年，研究职员成功化学合成了一种约 100 千道尔顿（kDa）的镜像 T7 RNA 聚合酶。这种酶可以高效、准确地转录全长长达 2900 个碱基的镜像 5S、16S 和 23S 核糖体 RNA，这类 RNA 构成了镜像核糖体的结构，而催化核心镜像蛋白质的合成也获得了突破。

有了镜像 RNA 和核糖体，就该合成蛋白质了。免疫原性是蛋白质治疗范围的主要挑战之一，特别是长期用蛋白质治疗药物会致使抗药抗体（ADAs）的生成，从而减少药物疗效并引发不好的反应。解决这一问题的一种有前景的办法是用由 D-型氨基酸组成的镜像蛋白，这种蛋白对免疫细胞中的蛋白酶降解具备抗性。近期有研究表明，抗体重链可变区的对映体形式（d-VHH）的化学合成，这种新型 d-VHH 筛选平台在开发具备低免疫原性和更高疗效的蛋白质治疗剂中的潜在应用价值。

既然可以合成镜像的 RNA、蛋白质等生命分子，合成镜像细胞还会远吗？目前的合成生物学项目正在尝试从非生命物质中构建完全人工的细胞，科学家们正在尝试用镜像分子（如镜像 DNA、蛋白质和脂质）组装完整的合成细胞。除此之外，有研究正试图改造天然细菌，使其可以在体内生成镜像分子，作为逐步转变为镜像生命的过渡阶段。镜像生命的核心障碍在于合成复杂分子系统和解决高本钱问题。

总结

镜像生命的研究无疑揭开了科学前沿的一角，但它也带来了巨大的伦理、安全与生态挑战。这项研究从分子基础到系统构建的进展，展示了人类对未知生命形式的探索热情，同时也提醒科学家们小心行事。

这种探索既可能为医学、生物技术等范围带来革命性突破，也会因技术滥用或疏忽而引发不可预见的风险。正如《科学》文章中所呼吁的，大家应在开放研究的同时，打造完善的监管框架，确保科学进步与社会安全的平衡。

镜像生命，可能是一个潘多拉魔盒，但掌控开盒之匙的重点，仍在于科学家和全社会的一同智慧与理性考虑。好消息是，镜像生命在短期内并不会成为威胁，由于现在的技术仍然不足以构建完整的镜像生命，既然科学界已经早早意识到了可能的风险，在真的达成镜像生命技术之前（可能需要 10~30 年），大家来得及做好充分筹备。

参考文献

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