Биологи оценили последствия утечки из лабораторий искусственной «зеркальной» жизни
Если ученые создадут «зеркальную» жизнь и допустят ее утечку из лабораторий, это не приведет к катастрофическим последствиям — микробы из противоположных природным изомеров не найдут себе пропитания в естественных условиях.
Многие биологические молекулы обладают хиральностью — то есть могут существовать в лево- или правовращающей форме. По отношению друг к другу энантиомеры — зеркальные отражения, как левая и правая рука, и не могут быть совмещены. Жизнь на Земле использует правозакрученные молекулы ДНК и левозакрученные белки — и, по до конца не ясным пока причинам, никак иначе.
Организмов с обратной хиральностью пока не существует, но теория их не запрещает, и, более того, эксперименты по их созданию уже ведутся, в связи с чем обеспокоенное научное сообщество уже выступало с призывом их остановить. Аргументы авторов опубликованного в 2024 году манифеста простые: иммунитет не сможет распознавать «зеркальные» микробы, и в случае их утечки катастрофа неминуема.
В новом исследовании при помощи компьютерного моделирования биологи просчитали судьбу таких микроорганизмов, если они окажутся в земной биосфере. Результаты выложены на сервере препринтов bioRxiv — и они обнадеживающие.
Катастрофа отменяется
«Зеркальные» бактерии не выживут в окружающей среде, поскольку не найдут соответствующего своей хиральности пропитания, говорит профессор Рикард Соле из Института Санта-Фе в Нью-Мексико, руководивший исследованием.
«Можно представить себе создание специализированной "зеркальной" пищи специально для "зеркальных" организмов. Но это не решает проблему, а лишь сдвигает ее. Зеркальной биосфере потребовалась бы не просто разрозненная поставка питательных веществ, а масштабная инфраструктура, способная в промышленных объемах производить зеркальные биомолекулы — зеркальные сахара, аминокислоты, липиды и так далее», — объясняет он.
Важно подчеркнуть: моделирование отвечало на вопрос, смогут ли зеркальные организмы самостоятельно закрепиться в реальной экологической среде — речь не шла о временном выживании в контролируемых лабораторных или промышленных условиях с инженерными системами кормления.
«Наша точка зрения такова: зеркальная жизнь, скорее всего, столкнется с очень серьезными барьерами в широком диапазоне экологических условий, что сделает успешное укоренение маловероятным, — продолжает Соле. — Однако остаются важные открытые вопросы, требующие дальнейшего анализа: долгосрочные эволюционные процессы, а также более реалистичные модели взаимодействия иммунной системы с зеркальными организмами».
Аргументы противников
Статья еще не прошла рецензирование, а алармисты от науки, выступившие с вышеупомянутым манифестом, уже требуют ее пересмотра. По словам профессора Вона Купера из Питтсбургского университета, одного из подписантов, в природе предостаточно ахиральных питательных веществ.
«Более того, популяция зеркальных клеток быстро эволюционировала бы и адаптировалась к новым условиям, создав, по сути, второе древо жизни», — предупреждает он.
По мнению авторов исследования, существующее биоразнообразие Земли выступит в роли «защитного экрана» от вторжения, поскольку природные организмы лучше адаптированы к среде и вытеснят свои «отражения». Кроме того, они считают наш иммунитет способным распознавать зеркальные бактерии как чужеродные тела.
«Есть бесчисленное множество примеров из биологии инвазий, которые показывают, насколько уязвимы даже экосистемы с высоким биоразнообразием перед захватчиками, у которых нет естественных хищников», — возражает Купер.
Опасность недооценивается
Его соавтор Кейт Адамала из Миннесотского университета согласна, что доступ к пище с «правильной» хиральностью может быть сдерживающим фактором: «Это врожденный недостаток, с которым зеркальная жизнь столкнется в любой естественной среде».
Но такие организмы теоретически могут сами производить себе пищу с помощью фотосинтеза, добавляет она. Их также можно сконструировать так, чтобы они использовали хиральные молекулы, существующие в природе.
«Создать такой организм очень трудно — но не невозможно. Честно говоря, не совсем понятно, почему широкое распространение [зеркальной жизни] называют "крайне маловероятным"», — недоумевает она.
Эти варианты рассматривались, но принципиально они ничего не меняют, отвечает Соле.
«Ключевой вопрос не в том, доступны ли некоторые питательные вещества, а в том, достаточно ли этого доступа для поддержания долгосрочного положительного роста в условиях конкуренции с существующей биосферой. Даже если зеркальные организмы смогут выживать на ограниченном наборе ахиральных соединений, они все равно столкнутся с жесткими экологическими ограничениями — низким качеством ресурсов, эффектом разбавления, конкуренцией и неспособностью эффективно перерабатывать подавляющее большинство природных хиральных биомолекул», — подчеркивает он.
Без паники!
Зеркальная жизнь — действительно потенциальная угроза будущего, но связанные с ней риски нуждаются в объективной оценке, убеждена специалист по безопасности Филиппа Ленцос из Королевского колледжа Лондона.
«Правильная реакция — не паника и не отрицание. Это — продуманное предварительное регулирование, четкие "красные линии" для рискованных работ и соразмерная исследовательская повестка, которая не будет вытеснять более неотложные задачи биобезопасности и биозащиты. Сам факт, что в статье говорится об экологических ограничениях, не отменяет необходимости регулирования. Если уж на то пошло, это как раз показывает, почему регулирование должно быть основано на данных и быть адаптивным — нужно понимать, какие допущения определяют риск, где находятся зоны неопределенности и какие именно виды работ могут принципиально изменить картину», — подытожила она.
