У своєму романі 1970 року «Spock Must Die!»

У своєму романі 1970 року «Spock Must Die!», заснованому на всесвіті «Зоряного шляху», Джеймс Бліш розповідав, як помилка в телепорті корабля «Ентерпрайз» створила дублікат знаменитого вулканського вченого, на вигляд не відрізнявся від оригіналу, але з усіма його молекулами, інвертованими як відображення в дзеркалі. Щоб вижити, другий Спок був змушений синтезувати амінокислоти — ланки білків — також відображені, оскільки не міг метаболізувати нормальні.

Це не була божевільна фантазія. Багато молекул можуть мати дві альтернативні конфігурації, звані лівою та правою, які є дзеркальними відображеннями одна одної, як дві рукавички в парі. Все земне життя базується на лівих амінокислотах, і, навпаки, ДНК і РНК містять лише праві цукри. З тих пір, як у 1848 році мікробіолог Луї Пастер відкрив цю властивість, звану хіральністю, наукова фантастика спекулювала на цьому.

Але ця інтригуюча сфера також змусила мріяти справжню науку: що станеться, якщо існуватимуть дзеркальні істоти, з їхніми амінокислотами та цукрами, орієнтованими навпаки? Лабораторії синтетичної біології плекали можливість створення дзеркальних бактерій. Тепер, навпаки, ті ж вчені відмовляються від цієї ідеї через можливі катастрофічні наслідки, які можуть перетворити мрію на кошмар.

Молекулярний світ навпаки

Немає жодної біологічної причини, чому земне життя обрало цей вибір. У деяких метеоритах було виявлено надлишок лівих амінокислот, що могло вплинути на біологію, якщо ці інгредієнти надійшли з космосу. Але все має залишатися так, щоб життя функціонувало, оскільки біологічні молекули підходять одна до одної, як частини головоломки. Як і фальшивий Спок, дзеркальна тварина могла б перетравлювати лише дзеркальну їжу.

У лабораторіях синтезуються певні дзеркальні молекули, які можуть мати цікаві властивості. «Є дослідники, які будують дзеркальні білки та нуклеїнові кислоти, щоб визначити, чи можна їх використовувати для фармацевтичних цілей», — пояснює Джон Гласс, керівник групи синтетичної біології та директор кампусу Ла-Хойя Інституту Дж. Крейга Вентера в Каліфорнії.

Гласс є частиною команди, яка у 2010 році створила першу бактеріальну клітину з синтетичним геномом, досягнення, яке також стало стимулом для можливості виробництва дзеркальних бактерій. Але у 2024 році робоча група під головуванням Гласса зібрала майже 40 відомих дослідників з 26 установ у дев'яти країнах, щоб обміркувати питання: чи варто переслідувати цю мету?

Потенційно летальні та інвазивні

Висновок цієї групи, заснований на вичерпній технічній доповіді на 300 сторінок, був опублікований у грудні минулого року в журналі Science: «Ми вважаємо, що дзеркальні бактерії та інші дзеркальні організми не повинні створюватися», — писали вони. Причина цієї рекомендації зводиться до впливу на дві сфери: здоров'я та навколишнє середовище. «Наш аналіз показує, що дзеркальні бактерії, ймовірно, уникнуть багатьох імунних механізмів, опосередкованих хіральними молекулами, потенційно викликаючи летальні інфекції у людей, тварин і рослин», — застерігали підписанти, додаючи: «Ми не можемо виключити сценарій, у якому дзеркальна бактерія діє як інвазивний вид у багатьох екосистемах».

Але якщо Спок мав синтезувати собі спеціальну їжу, як дзеркальна бактерія могла вижити у світі, який для неї хірально ворожий? Це було однією з причин, які досі підтримували певний скептицизм деяких вчених щодо ризиків дзеркальних бактерій, разом з ідеєю, що будь-який створений таким чином мікроб може бути стриманий, якщо вбудувати певні недоліки в його метаболізм, які не дозволять йому жити поза його маленьким середовищем проживання в лабораторії.

Однак, як пояснюють вони, багато бактерій, таких як Escherichia coli, які служать крихітною фабрикою в біологічних лабораторіях, можуть жити в середовищах без хіральних поживних речовин, яких багато в природі. А щодо біостримування, «лабораторні аварії трапляються досить регулярно, навіть у лабораторіях високого ступеня стримування, будь то через людські помилки чи несправності обладнання», — писали вони, не забуваючи про можливість того, що бактерії еволюціонують, щоб звільнитися від своїх метаболічних кайданів, або хтось їх навмисно зламає.

Продовження діалогу

«Наша стаття в грудні в Science привернула велику увагу як преси, так і інших вчених», — зазначає Гласс, додаючи, що майже всі реакції були на підтримку пропозиції відмовитися від створення дзеркальних бактерій. «Важливо, що всі дослідники, яких ми знаємо, які отримали фінансування на створення дзеркальних бактерій, підписали нашу статтю».

За словами Гласса, це стосується Кейт Адамали, біолога-синтетика з Університету Міннесоти. Адамала, співавторка доповіді та статті в Science, каже, що створення дзеркального життя не було для неї пріоритетом, але вона категорична: «З огляду на потенційно надзвичайні ризики, які ми виявили, я думаю, що ніхто не повинен працювати над метою створення дзеркальних бактерій». Вона вважає цінним те, що наслідки були обговорені до того, як стало надто пізно, що, на жаль, не завжди трапляється.

«Ми були раді бачити, що видатні вчені та законодавці дуже серйозно ставляться до цих ризиків і приєднуються до нашого заклику продовжувати діалог», — коментує інший автор, мікробіолог і генетик-молекулярник Вон Купер з Університету Піттсбурга. Цей діалог триває на конференції в Асіломарі, Каліфорнія, де відзначається 50-річчя заходу, на якому були розглянуті небезпеки генетичних технологій. У червні зустріч в Інституті Пастера в Парижі включатиме публічний семінар для «розвитку аргументів технічної доповіді та надання ширшого контексту щодо дзеркального життя», — пояснює Адамала.

Провести червону лінію в «сірій зоні»

Біолог надсилає заспокійливе повідомлення: «Сьогодні ніхто не працює над створенням дзеркальних бактерій». У будь-якому випадку, як підкреслює біохімік з Університету Вестлейк у Китаї Тін Чжу, один з найвидатніших дослідників у виробництві дзеркальних біомолекул, синтез повної дзеркальної клітини не буде технологічно можливим «в найближчому майбутньому». Чжу, який не брав участі в робочій групі та публікаціях своїх колег, каже, що також підтримує обережний підхід.

Робота Чжу включає створення дзеркальної версії молекулярної машини ДНК і РНК для виробництва дзеркальних білків. Експерти, з якими консультувалися, погоджуються, що ці дослідження не становлять жодного ризику і повинні тривати; червона лінія знаходиться у створенні чогось здатного до самовідтворення: «Саме в цей момент робота стає потенційно дуже небезпечною», — визначає інший зі співавторів, Джонатан Джонс з Sainsbury Laboratory у Великобританії, який спеціалізується на захисті рослин від інфекцій.

Однак, визнає Адамала, «існує сіра зона між цими двома речами, і необхідна широка міжнародна дискусія про те, де провести лінію». Ключ до відмінності полягає, за словами Гласса, у цитаті біолога-синтетика з Гарварду Памели Сільвер: «Йогурт може зробити більше йогурту, але шампунь не може зробити більше шампуню».