تشير معظم الجزيئات البيولوجية الرئيسية ، بما في ذلك جميع البروتينات والحمض النووي و RNA ، في اتجاه أو آخر. وبعبارة أخرى ، فهي chiral ، أو تسليمها. مثل كيف أن القفاز الأيسر الخاص بك يناسب يدك اليسرى فقط والقفاز الأيمن الخاص بك ، لا يمكن أن تتفاعل الجزيئات اللولبية إلا مع جزيئات أخرى من الأسلحة المتوافقة.
اثنين من الحلقات ممكنة: اليسار واليمين ، يسمى رسميا لاتينية لاتينية ليفوس و D ل دكستر. كل الحياة على الأرض تستخدم البروتينات L و D السكريات. حتى archaea، مجموعة كبيرة من الكائنات الحية الدقيقة مع التركيبات الكيميائية غير العادية ، التمسك بالبرنامج على تسليم الجزيئات الرئيسية التي يستخدمونها.
لفترة طويلة ، كان العلماء يتكهنون بصنع البوليمرات الحيوية التي من شأنها أن تعكس المركبات في الطبيعة ولكن في الاتجاه المعاكس – أي المركبات المصنوعة من البروتينات D والسكريات. شهدت السنوات الأخيرة بعض التطورات الواعدة ، بما في ذلك الإنزيمات التي يمكن أن تجعل المرآة RNAs و Mirror DNA.
عندما لاحظ العلماء أن هذه الجزيئات المرآة تتصرف تمامًا مثل ما يعادلها معادلاتها الطبيعية ، فإنهم يعتبرون أنه من الممكن تكوين خلية حيوية كاملة منها. كان لدى بكتيريا المرآة على وجه الخصوص القدرة على أن تكون أداة بحثية أساسية مفيدة – ربما تسمح للعلماء بدراسة شجرة حياة جديدة لأول مرة وحل العديد من المشكلات في الهندسة الحيوية والطيد الحيوي.
هذه الحياة المرآة المزعومة-الخلايا الحية المصنوعة من لبنات البناء مع شيرتي معاكس لأولئك الذين يشكلون الحياة الطبيعية-يمكن أن يكون لها خصائص متشابهة للغاية للخلايا المعيشية الطبيعية. يمكن أن يعيشوا في نفس البيئة ، والتنافس على الموارد ويتصرفون كما تتوقع من أي كائن حي. سيكونون قادرين على التهرب من العدوى من الحيوانات المفترسة الأخرى والجهاز المناعي لأن هؤلاء المعارضين لن يكونوا قادرين على التعرف عليها.
هذه الميزات هي السبب في أن الباحثين مثلي قد انجذبوا إلى عكس الحياة في المقام الأول. لكن هذه الصفات هي أيضًا حشرات ضخمة من هذه التكنولوجيا تجعلها مشكلة.
أنا عالم أحياء اصطناعي يدرس باستخدام الكيمياء لإنشاء خلايا حية. أنا أيضًا مهندس حيوي يقوم بتطوير أدوات للاقتصاد الحيوي. ككيميائي من خلال التدريب ، بدت حياة المرآة الهندسية في البداية طريقة رائعة للإجابة على الأسئلة التأسيسية حول علم الأحياء وتطبيق هذه النتائج عمليا على الصناعة والطب. كما تعلمت المزيد عن علم المناعة وبيئة حياة المرآة ، ومع ذلك ، فقد أدركت العواقب البيئية والصحية المحتملة لهذه التكنولوجيا.
مخاوف حقيقية بشأن حياة المرآة الافتراضية
من المهم أن نلاحظ أن الباحثين من المحتمل أن يبعد ما لا يقل عن 10 إلى 30 عامًا من إنشاء بكتيريا المرآة. على النطاق الزمني لحقل سريع الحركة مثل البيولوجيا الاصطناعية ، عقد طويل جدًا. إنشاء خلايا اصطناعية أمر صعب من تلقاء نفسه. سيتطلب إنشاء تلك المرايا العديد من الاختراقات التقنية.
ومع ذلك ، فإنه سيأتي مع خطر. إذا تم إطلاق خلايا المرآة في البيئة ، فمن المحتمل أن تتكاثر بسرعة دون تقييد كبير. الآليات الطبيعية التي تبقي النظم الإيكولوجية في التوازن ، بما في ذلك العدوى والافتراس ، لن تعمل على حياة المرآة.
البكتيريا ، مثل معظم أشكال الحياة ، عرضة للعدوى الفيروسية. تدخل هذه الفيروسات البكتيرية ، أو البكتيريا ، البكتيريا عن طريق الارتباط بمستقبلاتها السطحية ثم تستخدم آلاتها الخلوية لتكرارها. ولكن مثلما لا تتناسب القفاز الأيسر ليد يمين ، فإن البكتيريا الطبيعية لن تتعرف على مستقبلات خلايا المرآة أو تكون قادرة على استخدام آلاتها. من المحتمل أن تكون حياة المرآة مقاومة للفيروسات.
الكائنات الحية الدقيقة التي تبقي في البيئة تبقي أيضا السكان البكتيريين قيد الفحص. أنها تميز الطعام والغذاء باستخدام مستقبلات “الذوق” الكيميائية. أي شيء ترتبط به تلك المستقبلات ، مثل البكتيريا والحطام العضوي ، يعتبر صالحًا للأكل ، في حين أن الأشياء التي لا يمكن أن ترتبط بتلك المستقبلات ، مثل الصخور ، تصنف على أنها غير صالحة للتنفيذ. فكر في كيفية تناول الكلب الذي يعلق على أرضية المطبخ لفة الخبز ولكن فقط شم ملعقة ومضي قدمًا. ستكون حياة المرآة ، إلى الحيوانات المفترسة البكتيرية ، أشبه بالملعقة أكثر من الخبز – ستقوم الحيوانات المفترسة “باستنشاقها” بمستقبلاتها والمضي قدمًا لأن هذه الخلايا لا يمكن أن ترتبط.
ستكون السلامة من تناول الطعام أخبارًا رائعة للبكتيريا المرآة ، لأنها ستسمح لها بالتكرار بحرية. سيكون من الأسوأ بكثير أخبارًا لبقية النظام الإيكولوجي ، لأن بكتيريا المرآة قد تتخبط جميع العناصر الغذائية وتنتشر بشكل لا يمكن السيطرة عليها. حتى لو لم تهاجم البكتيريا المرآة بنشاط كائنات أخرى ، فإنها ستستهلك مصادر الغذاء التي تحتاجها الكائنات الحية الأخرى. ونظرًا لأن الخلايا المرآة سيكون لها معدلات الوفيات أقل بكثير من الكائنات الحية العادية بسبب نقص الافتراس ، فإنها ستتولى البيئة ببطء ولكن بثبات.
حتى لو كانت الخلايا المرآة تنمو ببطء أكثر من الخلايا العادية ، فستكون قادرة على النمو دون إيقافها.
حصانة غير كافية
آلية تحكم بيولوجية أخرى لن تكون قادرة على “استنشاق” خلايا المرآة هي الجهاز المناعي.
تقوم خلايا المناعة الخاصة بك بفحص كل ما يجدونه في دمك باستمرار. شجرة قرار الخلية المناعية بسيطة إلى حد ما. أولاً ، قرر ما إذا كان هناك شيء ما على قيد الحياة أم لا ، ثم قارنه بقاعدة بيانات “الذات” – خلاياك الخاصة. إذا كان على قيد الحياة ولكنه ليس جزءًا منك ، فيجب قتله. من المحتمل ألا تمر الخلايا المرآة الخطوة الأولى من تلك الشاشة: لن تؤدي إلى استجابة مناعية لأن الجهاز المناعي لن يكون قادرًا على التعرف على مستضدات الخلايا المرآة أو ربطها. وهذا يعني أن الخلايا المرآة يمكن أن تصيب مجموعة واسعة غير مسجلة من المضيفين.
قد تعتقد أن العدوى من البكتيريا المرآة يمكن علاجها بالمضادات الحيوية من نفس السلم. من المحتمل أن يعمل ، وقد يكون أسهل على أمعائك من العلاج بالمضادات الحيوية العادية. نظرًا لأن المضادات الحيوية يتم تسليمها أيضًا ، فإن إصدارات المرآة من هذه الأدوية لن تؤثر على ميكروبيوم الأمعاء الخاص بك ، تمامًا مثل كيفية عدم تأثير المضادات العادية على خلايا المرآة.
لكن البشر جزء صغير نسبيًا من النظام الإيكولوجي. قد تكون جميع الحيوانات والنباتات الأخرى عرضة للعدوى من مسببات الأمراض المرآة. على الرغم من أنه من الممكن تخيل تطوير المضادات الحيوية للمرآة لعلاج الالتهابات البشرية ، إلا أنه من المستحيل جسديًا علاج عالم النبات والحيوان بأكمله. إذا كانت جميع الكائنات الحية عرضة حتى لعدوى بطيئة الحركة عن طريق البكتيريا المرآة ، فلا يوجد علاج جيد يمكن نشره عبر النظام البيئي بأكمله.
أفضل آمنة من آسف
Mirror Life هو موضوع بحث مثير وأداة محتملة مع بعض التطبيقات العملية في الطب والتكنولوجيا الحيوية. لكن بالنسبة للعديد من العلماء ، بمن فيهم أنا ، لا تفوق أي من هذه الفوائد العواقب الوخيمة على صحة الإنسان والبيئة التي تعكس الحياة.
أجرت أنا ومجموعة من الباحثين في علم المناعة والبيئة والسلامة الحيوية والأمن – بما في ذلك البعض الذين اعتادوا على العمل بنشاط على حياة المرآة – تحليلًا شاملاً لمخاوف محتملة فيما يتعلق بإنشاء حياة المرآة. بغض النظر عن الطريقة التي نظرنا بها ، بشكل مستقيم أو في المرآة ، كانت الاستنتاجات واضحة: الفوائد المحتملة لحياة المرآة الهندسية لا تستحق المخاطرة.
لا توجد طريقة لجعل أي شيء مضمون تمامًا ، ويشمل ذلك أي ضمانات مدمجة في خلية مرآة يمكن أن تمنع خطر الإصدار العرضي أو المتعمد في البيئة. قد يجد الباحثون الذين يعملون في هذا المجال ، بما في ذلك الولايات المتحدة ، هذا مخيبا للآمال. ولكن عدم صنع خلايا المرآة يمكن أن يضمن سلامة وأمن الكوكب. مزيد من النقاش بين المجتمع العلمي العالمي حول أنواع الأبحاث حول الجزيئات الحيوية المرآة والتقنيات ذات الصلة آمنة – وكذلك كيفية تنظيم هذا البحث – يمكن أن تساعد في حماية الأضرار المحتملة.
يعد الحفاظ على خلايا المرآة داخل المرآة ، بدلاً من جعلها حقيقة جسدية ، أوضح طريقًا للبقاء آمنًا.
يتم إعادة نشر هذه المقالة من المحادثة ، وهي مؤسسة إخبارية مستقلة غير ربحية تجلب لك الحقائق والتحليلات الجديرة بالثقة لمساعدتك على فهم عالمنا المعقد. كتبه: كيت آدمالا ، جامعة مينيسوتا
اقرأ المزيد:
لا تعمل Kate Adamala من أجل أو استشارة أو تملكها أو تتلقى تمويلًا من أي شركة أو مؤسسة من شأنها أن تستفيد من هذه المقالة ، ولم تكشف عن أي انتماءات ذات صلة تتجاوز تعيينها الأكاديمي.