设置星标 关注，从此你的世界多点科学~
你可能听说过医学上的罕见奇观“镜像人”，即人体部分或全部内脏器官反位，好似正常人器官的镜像。那有没有一种可能，细胞也有镜像的：细胞的每个分子都是正常细胞分子的镜像？
在地球45亿年的历史中，镜像细胞大抵从未存在过；不过展望未来几十年，科学家或许能设计出某种方法用以创造这样新奇的生命形式——可能出于新药研发的需求，或是对生命起源和演化的科学好奇心。
但我们应该尝试创建镜像细胞吗？在合成生物学家和生物安全专家看来，答案一定是不应该。因为镜像生命将对地球上所有生物的健康构成“前所未有的风险”。若镜像生命逃逸，人类可能永远无法把它抓回来，这会导致“普遍的致命感染”。
听着像不像某种末日威胁？如果我们真造出镜像细胞，其风险真有那么大吗？我们现在能做些什么来降低它未来出现的风险？
许多生命必需的分子都能以两种互为镜像的形态存在，就像人的左右手。虽然这些手性分子很难瞧出区别来，但它们的行为表现有显著差异。
分子手性是指分子具有镜像异构体的特性，这些异构体虽然化学组成相同，但在空间结构上是镜像关系，无法通过旋转或翻转重合。这些镜像异构体就被称为对映体或同分异构体。上图所示即为手性氨基酸的两种对映体，左侧的是左旋分子，右侧的是右旋分子
地球所有生物体的DNA都是右旋分子，蛋白质则左旋。这一空间构型的大设定似乎于生命历史的早期就已明确，生命系统需要始终如一的手性方可有效运作。细胞里的分子必须规整妥帖地组合到一起，有时就像钥匙与锁那般严丝合缝，因此左旋和右旋分子的混杂会把情况搞乱。
没人知道生命为何选择这样一种手性模式。可能就是进化过程中一次偶然的选择定格为恒久的传承？那么，宇宙其他地方的生命有没有可能使用与地球生命相反的手性分子？又或者，右旋的DNA和左旋的蛋白质可能相比自己的镜像具备一些微妙优势，从而受演化的眷顾？
为探究种种问题，生物化学家开发出创建镜像分子的方法。他们构建得到了完整的右旋蛋白质和左旋核酸(DNA的组成部分)；只要组装起来，镜像分子就可完美地发挥作用。2016年的一项研究表示，已创建了一条镜像DNA链，它能通过镜像酶进行复制。
合成的细胞
芝加哥大学的生物学家杰克·绍斯塔克(Jack Szostak)表示：“过去50年间，生物化学的核心一直是重构细胞内发生的活动。其终极目标是重构整个细胞。”
鉴于我们越发擅长制造镜像分子，也洞察了如何构建合成细胞，镜像细胞是不是快要诞生了？镜像细胞内的DNA、蛋白质以及其他手性分子都会具备与现有生命相反的手性？！
绍斯塔克认为要实现这样的目标仍需时日。需要多久呢？可能10年到50年吧，具体取决于其中有多少环节容易完成，有多少比较困难。
“如果只有少量的困难，谁知道有没有惊喜呢？”
绍斯塔克与包括文特尔在内的37名合著者一同考量了创造镜像生命的潜在好处和风险。2024年12月，他们将研究结论发表于《科学》杂志：“不应创造镜像细菌以及其他镜像生物”，因为它们会带来巨大风险。
病毒比细胞小得多，也简单得多，它只是被蛋白质外壳包裹的一段核酸而已。因此制造镜像病毒看似易事，但要知道，病毒只能通过感染宿主细胞并接管这台机器才能繁殖，而由于DNA等手性分子贯穿始终，镜像病毒“绝对不可能”感染现有细胞，它“只能在镜像细胞里生长”。
相比病毒，构建镜像动物和镜像植物的技术难度极大，因为它们由更大、更复杂的真核细胞组成。
入侵的镜像细菌
能引发疾病的细菌拥有专用装备以避开宿主的免疫系统并攻击其组织。这些装备大部分依赖于手性分子。
绍斯塔克表示：“当我第一次从事相关研究时，与绝大多数人一样，我最初的想法是，病原体是一种高度进化的状态。镜像细菌不可能是病原体。”
但他与同事得出的结论是：镜像细菌不需要成为某种特殊的病原体就能造成严重伤害。
免疫系统通过锁定细菌外壁上的分子来识别细菌，而这些分子都是手性的。因此，镜像细菌很可能不被人体免疫系统发现，也不会被清除。
因此，在伦敦国王学院高级研究员菲利帕·伦佐斯(Filippa Lentzos)看来，镜像细菌相当于具有“异常广泛的宿主范围”的病原体。
令人担忧的是，镜像细菌可能从实验室逃逸，造成严重破坏。另一种风险是，镜像细菌被流氓政府或恐怖分子用作武器。
镜子背后的威胁
生物安全专家针对镜像生命表达了一些不同的看法。由于镜像细菌尚不存在，因此关于它们的风险，存有很大不确定性。
奥地利科学研究与传播公司Biofaction的创始人兼CEO马库斯·施密特(Markus Schmidt)表示：“世界上还没有人从零开始造出细胞。”尽管合成生物学进展迅速，但仍然无法创建合成细胞的事实证明“我们并不真正了解细胞的运转原理”。因此，“我们距离制造镜像细菌还非常非常遥远”。
不过，伦佐斯指出，开发新技术的科学家往往只有在准备将技术推向市场时才接触公众——到此阶段，技术研发者已将自己职业生涯与该技术绑定，而且会有大量资金牵涉其中。“你都走到最后一步了，无论别人说什么，都不能掉头了。”鉴于此，伦佐斯认为，顾虑和疑问最好在“非常前期”的阶段提出来。
另一方面，镜像细菌是否真能于人体内，或受控实验室以外的任何地方生存，其实是个巨大疑问。正如亚利桑那州立大学教授凯瑟琳·沃格尔(Kathleen Vogel)所言：“也许它们进入环境就会死亡。”
相比野生生物，合成生物学产出的生物往往相当脆弱。绍斯塔克表示：“如果有人想制造镜像细菌，那人大概只为证明自己能做到，由此得到的第一个成果可能非常残缺。”不过，一个技术过硬的团队或有能力构建更具韧性的镜像细菌。
有许多设计方法可对镜像细菌加以限定。例如，把细胞设计成完全依赖某种不存在于自然界的营养素而存活。用施密特的话说：“不给喂食，这细菌就活不了。”又例如，可以为细胞设置一个定时器，让镜像细菌在指定时间自毁。甚至，设计者可让细菌与现存所有生物使用的遗传密码都不兼容，而只能使用另一套特殊的遗传密码来工作。通过叠加多种限定机制，镜像细胞不受控制而漫游野外的可能性似乎就微乎其微了。
野外生存
综上所述，从技术层面看，镜像细菌在野外存活的风险是可规避的。
但技术只是技术，正如伦佐斯所言：“某些人或许怀有险恶意图。”在最极端的情况下，甚至可能出现将镜像细菌改造成致病菌然后利用它们实施大规模杀戮的情况。
国际社会签署的《禁止生物武器公约》(Biological Weapons Convention)在1975年生效，完全禁止生物和毒素武器。虽然公约中还没有“镜像细菌”一词，但伦佐斯指出：“公约内容含义宽泛，可以涵盖这点。”
当然，关键还在于对法律的执行。引用绍斯塔克的话说：“如果有人恶意搞事，要阻止是很难的。”
沃格尔认为，制造镜像细菌武器的难度成了一种保护。“确凿的经验证据表明，制造大规模杀伤性的生物武器在技术上极为困难。即使是拥有所有资源、专业知识、基础设施以及设备的国家，也难以做到这点。”生物体通常对生存条件有极高要求，工程生物体更是无比脆弱。
但无论如何，我们不能仅仅因为这事儿还没发生就觉得它永远不会发生。
为什么要制造镜像微生物？
尽管镜像细菌存在各种风险，但如果它可能带来显著的好处，人类社会就会有意愿冒险试它一试。不过这里有个共识：镜像细菌就算有用那也相当有限。
绍斯塔克说道：“你可以将镜像细菌用作某种生物工厂来制造镜像分子。”镜像分子确实很有用，尤其是它能充当不被人体免疫系统降解的长效药物。“但我认为这方面好处不足挂齿，因为已有相当高水平的技术可用于直接化学合成镜像分子。”
除此之外，唯一的好处就是满足科学好奇心：镜像细胞到底什么样子？它的行为对比正常细胞有何不同？
保持控制
对施密特而言，关于镜像生命的讨论是一个大问题中的小部分。镜像生命的许多风险也可能适用于其他类型的合成与改良细胞。“只要你创建不一样的生命，都会面对与制备镜像生命差不多的风险。”
合成生物学发展迅速，每年都有各种改良的生物分子和生物体被开发出来。但如施密特所言，人类在开发围护系统方面还不够。施密特希望看到有一系列新方法的开发，用以限制合成与改良生物体。