
Źródło zdjęcia: MIT Technology Review
W lutym 2019 roku grupa około 30 syntetycznych biologów i etyków spotkała się w centrum konferencyjnym w północnej Wirginii, aby przeprowadzić burzę mózgów nad ryzykownymi, nowatorskimi i niezwykle ekscytującymi pomysłami, które Narodowa Fundacja Nauki powinna finansować. Do końca spotkania znaleźli przekonujący kandydat: stworzenie "lustrzanych" bakterii. Najnowsze ustalenia naukowców dotyczące tej technologii budzą jednak poważne obawy o bezpieczeństwo.
Stworzone w laboratorium mikroby miałyby być zorganizowane jak zwykłe bakterie, z jednym ważnym wyjątkiem: kluczowe cząsteczki biologiczne jak białka, cukry i lipidy byłyby lustrzanymi odbiciami tych występujących w naturze. DNA, RNA i wiele innych składników żywych komórek jest chiralne, co oznacza, że mają wbudowaną strukturę rotacyjną. Ich lustrzane odpowiedniki kręciłyby się w przeciwnym kierunku.
Badacze byli zachwyceni perspektywą. "Wszyscy—wszyscy—uważali to za niesamowite", mówi John Glass, biolog syntetyczny z J. Craig Venter Institute w La Jolla w Kalifornii, który uczestniczył w warsztatach w 2019 roku i jest pionierem w rozwijaniu syntetycznych komórek. Był to "niezwykle trudny projekt, który mógłby nam powiedzieć potencjalnie nowe rzeczy o tym, jak projektować i budować komórki, lub o pochodzeniu życia na Ziemi". Grupa widziała ogromny potencjał także w medycynie. Lustrzane mikroby mogłyby zostać zaprojektowane jako fabryki biologiczne, produkujące lustrzane cząsteczki, które mogłyby stanowić podstawę dla nowych rodzajów leków. Teoretycznie takie terapeutyki mogłyby pełnić te same funkcje co ich naturalne odpowiedniki, ale bez wywoływania niepożądanych reakcji immunologicznych.
Po spotkaniu biolodzy zarekomendowali finansowanie NSF dla kilku grup badawczych w celu opracowania narzędzi i przeprowadzenia wstępnych eksperymentów. Entuzjazm był globalny. Narodowa Fundacja Nauk Naturalnych Chin sfinansowała duże projekty w biologii lustrzanej, podobnie jak niemieckie Federalne Ministerstwo Badań, Technologii i Przestrzeni.
Jednak pięć lat później, w 2024 roku, wielu badaczy zaangażowanych w tamto spotkanie NSF zmieniło zdanie. Przekonali się, że w najgorszym z możliwych scenariuszy organizmy lustrzane mogłyby wywołać katastrofalne wydarzenie zagrażające każdej formie życia na Ziemi — rozmnażałyby się bez drapieżników i unikałyby obrony immunologicznej ludzi, roślin i zwierząt.
"Chciałabym, żeby pewnego słonecznego popołudnia piliśmy kawę i zdali sobie sprawę, że świat zaraz się skończy, ale tak się nie stało", mówi Kate Adamala, biolog syntetyczny z University of Minnesota.
W ciągu ostatnich dwóch lat zaczęli bić na alarm. Opublikowali artykuł w Science w grudniu 2024 roku, wraz z 299-stronicowym raportem technicznym dotyczącym wykonalności i ryzyka. Napisali eseje, zwołali panele i współzałożyli Mirror Biology Dialogues Fund (MBDF), szeroko finansowaną organizację non-profit odpowiedzialną za wspieranie prac nad zrozumieniem i radzeniem sobie z ryzykiem.
To, co otrzymało mniej uwagi, to jednak sposób, w jaki tu dotarliśmy i jakie niepewności nadal pozostają dotyczące jakiegokolwiek potencjalnego zagrożenia. Stworzenie organizmu lustrzanego byłoby niezwykle skomplikowane i kosztowne. Chociaż społeczność naukowa traktuje alarm poważnie, niektórzy naukowcy wątpią, czy w ogóle możliwe jest stworzenie organizmu lustrzanego w najbliższym czasie.
"Hipotetyczne stworzenie organizmów lustrzanych leży daleko poza zasięgiem dzisiejszej nauki", mówi Ting Zhu, biolog molekularny z Westlake University w Chinach, którego laboratorium koncentruje się na syntetyzowaniu lustrzanych peptydów i innych cząsteczek. On i inni wezwali kolegów, aby nie pozwalali spekulacjom i lękowi kierować podejmowaniem decyzji, argumentując, że przedwczesne jest wzywanie do szerokiego moratorium na badania na wczesnym etapie, które ich zdaniem mogą mieć korzyści medyczne.
Francuski chemik i mikrobiolog Louis Pasteur był pierwszym, który rozpoznał, że cząsteczki biologiczne mają wbudowaną "ręczność". Pod koniec XIX wieku opisał wszystkie żywe gatunki jako "funkcje asymetrii kosmicznej". Zastanawiał się, co by się stało, gdyby można było zastąpić te chiralne składniki ich lustrzanymi przeciwieństwami.
Naukowcy teraz uznają, że chiralność jest kluczowa dla samego życia, choć nikt nie wie dlaczego. U ludzi 19 z 20 tak zwanych "standardowych" aminokwasów tworzących białka jest chiralne, i wszystkie w ten sam sposób. U niemal wszystkich receptorów na powierzchni komórki są chiralne. Podczas infekcji wartownicy układu odpornościowego używają chiralności do wykrywania i wiązania się z antygenami oraz rozpoczynania procesu budowania przeciwciał.
Pod koniec XX wieku badacze zaczęli eksplorować ideę odwrócenia chiralności. W 1992 roku jeden zespół poinformował o syntezie pierwszego lustrzanego białka. To z kolei wywołało pierwszy sygnał alarmowy dotyczący ryzyka: w odpowiedzi na odkrycie chemicy z Purdue University zwrócili uwagę, że organizmy lustrzane, gdyby uciekły z laboratorium, byłyby odporne na jakikolwiek atak ze strony "normalnego" życia. Historia z 2010 roku w Wired, podkreślająca wczesne odkrycia w tej dziedzinie, zauważyła, że jeśli taki mikrob rozwinąłby zdolność fotosyntezy, mógłby zniszczyć życie jakie znamy.
Badacze, którzy podnoszą flagi ostrzeżenia, opisują ścieżkę, nawet wiele ścieżek, do wprowadzenia lustrzanego życia do istnienia — i mówią, że pilnie potrzebujemy barier ochronnych, aby ustalić, jakie rodzaje badań nad biologią lustrzaną mogą nadal być bezpieczne. Oznacza to, że stoją przed pytaniem, które inni napotykali wcześniej, wiele razy w ciągu ostatnich kilku dekad i z mieszanymi wynikami — pytaniem, które nie ma ścisłego miejsca w metodzie naukowej. Co powinni robić naukowcy, gdy widzą cień końca świata w swoich własnych badaniach?