- 27,896
- 46
- 8 Ноя 2022
Полноценную зеркальную бактерию реально создать через 10–30 лет, и часть исследователей требует остановиться сейчас.
Фантасты обожают зеркальные миры — вселенные, которые отражают нашу до последней мелочи. На молекулярном уровне подобный мир почти реален. Часть учёных уверена: человечество рано или поздно соберёт зеркальную копию живой материи, от отдельных молекул до целых бактерий. Другая часть требует запретить такие опыты, пока не поздно.
Разговор идёт о хиральности, или «рукости» молекул. Многие вещества живут в двух зеркальных формах, словно левая и правая ладонь: на вид одинаковые, а наложить одну на другую невозможно. Земная жизнь выбрала для каждого класса молекул лишь одну форму. ДНК и РНК собраны из «правых» сахаров, белки — из «левых» аминокислот, а рецепторы клеток узнают строго свою сторону и зеркальную копию чаще всего не замечают.
Зеркальные молекулы химики делают давно. Левосторонний эзомепразол гасит изжогу чуть лучше обычного омепразола, где намешаны обе формы. Следующий шаг куда смелее: собрать из зеркальных кирпичиков целый живой организм. Зеркальную бактерию.
Вот здесь учёные и расходятся. Издание Gizmodo расспросило шестерых специалистов по синтетической биологии, химии и инженерии, и ответы разошлись от ледяного спокойствия до настоящего ужаса.
Тревога опирается на одно свойство. Иммунитет людей, животных и растений ловит чужаков по форме и «рукости» молекул на поверхности. Организм из зеркальной материи повернёт к защите неправильную сторону, и стража его не разглядит. Бактерия начнёт расти без помех в теле, в почве, в воде.
В 2024 году 38 исследователей опубликовали в журнале Science оценку угрозы и доклад на 299 страниц. Вердикт: полноценную зеркальную бактерию реально собрать через 10–30 лет. Авторы призвали остановиться сейчас, пока зеркальные организмы остаются на бумаге.
Дипа Агаше, эволюционный биолог из индийского Национального центра биологических наук и соавтор того самого доклада, говорит без обиняков: стоит зеркальному микробу вырваться на волю — и человечеству конец. Наши защитные механизмы за миллионы лет настроились на привычную «рукость» молекул и зеркального гостя просто пропустят. Расти такая бактерия, скорее всего, будет медленно, ведь и пищи в нужной форме вокруг немного. Но молекулы без «рукости» встречаются и в теле, и в почве, и в воде, так что прокормиться зеркальному пришельцу есть чем. Агаше пугает не скорость, а необратимость: вторжение пойдёт неспешно, зато остановить его будет нечем.
Кевин Эсвелт из медиалаборатории MIT, ещё один автор доклада в Science, сравнивает научную гипотезу с пиньятой: учёные подвешивают идею и лупят со всех сил, надеясь расколоть и добраться до сладкого знания. За самую уродливую свою пиньяту — про зеркальную бактерию, которая расползётся по планете и убьёт большинство животных и многих растений, — Эсвелт звал бить даже двух нобелевских лауреатов. Остались лишь царапины. Спустя полтора года после публикации гипотеза цела, и биолога это горько разочаровывает.
Сильнее случайной утечки Эсвелта тревожит злой умысел. Безопасную лабораторную версию, неспособную выжить вне стен лаборатории, собрать можно, но мир не обязан хранить чужие предохранители. Злоумышленник снимет защиту и превратит бактерию в оружие, чтобы та лучше обходила иммунитет, ускользала от хищников и пожирала всё подряд. История на стороне пессимистов: одна подписавшая договоры сверхдержава десятилетиями вела тайную биологическую программу на десятки тысяч сотрудников, а в девяностые секта судного дня спустила миллионы на биооружие и в итоге убила людей зарином — химией попроще. Стоит оружию стать доступным, кто-нибудь его соберёт. Самое красноречивое, добавляет Эсвелт: вчерашние лидеры гонки за зеркальной жизнью теперь называют такую затею одним из худших возможных деяний человечества.
Не все коллеги разделяют тревогу. Дэвид Перрин, биохимик из Университета Британской Колумбии, угрозу всерьёз не принимает по простой причине: зеркальную жизнь никто даже близко не создал. Чтобы построить зеркальный организм, сперва нужно научиться собирать обычную живую клетку с нуля, а до такого умения науке ещё далеко.
Разбирает Перрин и страшилку о беззащитности. Ципрофлоксацин обходится без «рукости», поэтому ударит по обычной и зеркальной бактерии одинаково. Многие токсичные для нас антибиотики в зеркальной версии станут для человека безвредными, зато прицельно выкосят зеркальную жизнь. Сибирская язва уже носит зеркальную оболочку из D-глутамата, и организм прекрасно учится узнавать такую броню и вырабатывает антитела. Стоит отнять у возбудителя факторы вирулентности — и язва оказывается вполне заметной для иммунитета. Довод про отсутствие естественных врагов биохимик считает пустым: у свиней нет защиты от сифилиса, но свиньи сифилисом не болеют, потому что возбудитель несовместим с их физиологией. А бактерии тем временем уже научились переваривать пластик, полипропилен и полиэстер, которых в природе отродясь не было — значит, найдут управу и на зеркального пришельца. Перрин зовёт всю кампанию запугиванием, на которое никто не решается возразить. И всё же оговаривается: окажись скептики неправы и зеркальная жизнь действительно несёт угрозу существованию, тогда стоит спросить себя, нужно ли вообще учиться собирать жизнь в пробирке.
Ричард Робинсон, материаловед из Корнеллского университета, смотрит на спор со своей колокольни. В его лаборатории хиральность изучают не в живых клетках, а в материалах. Недавно команда показала полупроводниковую коллоидную плёнку с хироптическим откликом около 65% — один из сильнейших результатов на сегодня. Управлять «рукостью» в неживой материи, выращивать однородные зеркальные области размером в сантиметры и «вписывать» в плёнку левую или правую функциональность инженеры научились. Но дорога от такого контроля к самовоспроизводящемуся организму — гигантский прыжок. Зеркальной бактерии нужны не отдельные молекулы, а целая параллельная биохимия: ферменты, нуклеиновые кислоты, мембраны, обмен веществ, и всё в обратной «рукости» и взаимно совместимое. До подобной слаженности науке очень далеко. Как ближнюю техническую угрозу Робинсон зеркальную жизнь всерьёз не принимает, зато считает её отличным поводом заранее подумать, как человечество управляется со всё более сложными искусственными системами.
Даниэль Таллман-Эрсек, содиректор Центра синтетической биологии Северо-Западного университета, держится оптимизма. Иммунитет как раз и заточен под невиданные прежде угрозы, а живые системы умеют подстраиваться — «жизнь найдёт путь». Вопрос не в том, заметит ли природа зеркального чужака, а в том, каким способом. Сама по себе зеркальная жизнь дастся непросто: зеркальную ДНК в обычной клетке клеточная машинерия попросту не прочитает, как правая перчатка не лезет на левую руку. Множеству молекулярных машин внутри нас придётся перестроиться под зеркальные детали, и пока учёные разбираются в такой перестройке, заодно научатся и защите. Доверие Таллман-Эрсек объясняет так: ведущие исследователи зеркальной жизни сами написали статью о рисках, предложили приостановить часть работ и вынесли разговор на широкую публику, а не спрятали его.
Николас Котов, химик-инженер из Мичиганского университета, занимает середину. Оценку в 10–30 лет он считает завышенной: бурный рост ИИ в системной биологии способен приблизить ранние версии зеркальной жизни. Само создание Котов сравнивает с атомной бомбой — достижение бесспорное, последствия страшные. Зеркальная бактерия проскользнёт сквозь иммунную оборону, мимо хищников и белков-патрульных в крови, как бомбардировщик-невидимка B-2 мимо радаров.
Утешительный довод у Котова тоже есть, и с предупреждением. Чистому зеркальному организму нужна зеркальная пища, прежде всего левосторонние сахара, которых в природе почти нет, так что в теории он может попросту умереть с голоду. Беда в том, что жизнь приспосабливается. Микроб способен научиться есть обычные правые сахара, которых вокруг в избытке, сохранив неуязвимое для иммунитета тело и сбросив единственное природное ограничение. Такая гибридная форма окажется опаснее чистой зеркальной, а не безобиднее. И всё же беспомощными мы не остаёмся: та самая обратная «рукость», что делает зеркальную жизнь опасной, даёт и рычаг против неё. Хиральные наночастицы, прочные и небиологические, можно настроить так, чтобы они находили зеркальные молекулы, ловили зеркальные клетки и разрушали их там, где обычная биохимия бессильна. Угроза реальна и требует внимания уже сейчас, заключает Котов, но задача решаемая, и средства найдутся вовремя.
Спор в итоге сводится к одному вопросу: где провести черту. Чертить запретные линии для учёного почти ересь, ведь наука живёт жаждой строить и узнавать, и почти всегда знать лучше, чем не знать. Но ключевое слово — «почти». Никто не предлагает облегчать сборку ядерного оружия для государств-изгоев и сект судного дня, и с зеркальной жизнью, по мысли Эсвелта, должно быть так же. Цена ошибки слишком высока: окажись мрачная гипотеза верной хотя бы на йоту, планета потеряет большинство животных и многих растений, а заодно и нас. Природоохранники всю жизнь воюют с инвазивными видами, отвоёвывая одну речную долину за другой. Зеркальный организм стал бы последним вторжением в их практике, расползшимся почти повсюду разом.
Фантасты обожают зеркальные миры — вселенные, которые отражают нашу до последней мелочи. На молекулярном уровне подобный мир почти реален. Часть учёных уверена: человечество рано или поздно соберёт зеркальную копию живой материи, от отдельных молекул до целых бактерий. Другая часть требует запретить такие опыты, пока не поздно.
Разговор идёт о хиральности, или «рукости» молекул. Многие вещества живут в двух зеркальных формах, словно левая и правая ладонь: на вид одинаковые, а наложить одну на другую невозможно. Земная жизнь выбрала для каждого класса молекул лишь одну форму. ДНК и РНК собраны из «правых» сахаров, белки — из «левых» аминокислот, а рецепторы клеток узнают строго свою сторону и зеркальную копию чаще всего не замечают.
Зеркальные молекулы химики делают давно. Левосторонний эзомепразол гасит изжогу чуть лучше обычного омепразола, где намешаны обе формы. Следующий шаг куда смелее: собрать из зеркальных кирпичиков целый живой организм. Зеркальную бактерию.
Вот здесь учёные и расходятся. Издание Gizmodo расспросило шестерых специалистов по синтетической биологии, химии и инженерии, и ответы разошлись от ледяного спокойствия до настоящего ужаса.
Тревога опирается на одно свойство. Иммунитет людей, животных и растений ловит чужаков по форме и «рукости» молекул на поверхности. Организм из зеркальной материи повернёт к защите неправильную сторону, и стража его не разглядит. Бактерия начнёт расти без помех в теле, в почве, в воде.
В 2024 году 38 исследователей опубликовали в журнале Science оценку угрозы и доклад на 299 страниц. Вердикт: полноценную зеркальную бактерию реально собрать через 10–30 лет. Авторы призвали остановиться сейчас, пока зеркальные организмы остаются на бумаге.
Дипа Агаше, эволюционный биолог из индийского Национального центра биологических наук и соавтор того самого доклада, говорит без обиняков: стоит зеркальному микробу вырваться на волю — и человечеству конец. Наши защитные механизмы за миллионы лет настроились на привычную «рукость» молекул и зеркального гостя просто пропустят. Расти такая бактерия, скорее всего, будет медленно, ведь и пищи в нужной форме вокруг немного. Но молекулы без «рукости» встречаются и в теле, и в почве, и в воде, так что прокормиться зеркальному пришельцу есть чем. Агаше пугает не скорость, а необратимость: вторжение пойдёт неспешно, зато остановить его будет нечем.
Кевин Эсвелт из медиалаборатории MIT, ещё один автор доклада в Science, сравнивает научную гипотезу с пиньятой: учёные подвешивают идею и лупят со всех сил, надеясь расколоть и добраться до сладкого знания. За самую уродливую свою пиньяту — про зеркальную бактерию, которая расползётся по планете и убьёт большинство животных и многих растений, — Эсвелт звал бить даже двух нобелевских лауреатов. Остались лишь царапины. Спустя полтора года после публикации гипотеза цела, и биолога это горько разочаровывает.
Сильнее случайной утечки Эсвелта тревожит злой умысел. Безопасную лабораторную версию, неспособную выжить вне стен лаборатории, собрать можно, но мир не обязан хранить чужие предохранители. Злоумышленник снимет защиту и превратит бактерию в оружие, чтобы та лучше обходила иммунитет, ускользала от хищников и пожирала всё подряд. История на стороне пессимистов: одна подписавшая договоры сверхдержава десятилетиями вела тайную биологическую программу на десятки тысяч сотрудников, а в девяностые секта судного дня спустила миллионы на биооружие и в итоге убила людей зарином — химией попроще. Стоит оружию стать доступным, кто-нибудь его соберёт. Самое красноречивое, добавляет Эсвелт: вчерашние лидеры гонки за зеркальной жизнью теперь называют такую затею одним из худших возможных деяний человечества.
Не все коллеги разделяют тревогу. Дэвид Перрин, биохимик из Университета Британской Колумбии, угрозу всерьёз не принимает по простой причине: зеркальную жизнь никто даже близко не создал. Чтобы построить зеркальный организм, сперва нужно научиться собирать обычную живую клетку с нуля, а до такого умения науке ещё далеко.
Разбирает Перрин и страшилку о беззащитности. Ципрофлоксацин обходится без «рукости», поэтому ударит по обычной и зеркальной бактерии одинаково. Многие токсичные для нас антибиотики в зеркальной версии станут для человека безвредными, зато прицельно выкосят зеркальную жизнь. Сибирская язва уже носит зеркальную оболочку из D-глутамата, и организм прекрасно учится узнавать такую броню и вырабатывает антитела. Стоит отнять у возбудителя факторы вирулентности — и язва оказывается вполне заметной для иммунитета. Довод про отсутствие естественных врагов биохимик считает пустым: у свиней нет защиты от сифилиса, но свиньи сифилисом не болеют, потому что возбудитель несовместим с их физиологией. А бактерии тем временем уже научились переваривать пластик, полипропилен и полиэстер, которых в природе отродясь не было — значит, найдут управу и на зеркального пришельца. Перрин зовёт всю кампанию запугиванием, на которое никто не решается возразить. И всё же оговаривается: окажись скептики неправы и зеркальная жизнь действительно несёт угрозу существованию, тогда стоит спросить себя, нужно ли вообще учиться собирать жизнь в пробирке.
Ричард Робинсон, материаловед из Корнеллского университета, смотрит на спор со своей колокольни. В его лаборатории хиральность изучают не в живых клетках, а в материалах. Недавно команда показала полупроводниковую коллоидную плёнку с хироптическим откликом около 65% — один из сильнейших результатов на сегодня. Управлять «рукостью» в неживой материи, выращивать однородные зеркальные области размером в сантиметры и «вписывать» в плёнку левую или правую функциональность инженеры научились. Но дорога от такого контроля к самовоспроизводящемуся организму — гигантский прыжок. Зеркальной бактерии нужны не отдельные молекулы, а целая параллельная биохимия: ферменты, нуклеиновые кислоты, мембраны, обмен веществ, и всё в обратной «рукости» и взаимно совместимое. До подобной слаженности науке очень далеко. Как ближнюю техническую угрозу Робинсон зеркальную жизнь всерьёз не принимает, зато считает её отличным поводом заранее подумать, как человечество управляется со всё более сложными искусственными системами.
Даниэль Таллман-Эрсек, содиректор Центра синтетической биологии Северо-Западного университета, держится оптимизма. Иммунитет как раз и заточен под невиданные прежде угрозы, а живые системы умеют подстраиваться — «жизнь найдёт путь». Вопрос не в том, заметит ли природа зеркального чужака, а в том, каким способом. Сама по себе зеркальная жизнь дастся непросто: зеркальную ДНК в обычной клетке клеточная машинерия попросту не прочитает, как правая перчатка не лезет на левую руку. Множеству молекулярных машин внутри нас придётся перестроиться под зеркальные детали, и пока учёные разбираются в такой перестройке, заодно научатся и защите. Доверие Таллман-Эрсек объясняет так: ведущие исследователи зеркальной жизни сами написали статью о рисках, предложили приостановить часть работ и вынесли разговор на широкую публику, а не спрятали его.
Николас Котов, химик-инженер из Мичиганского университета, занимает середину. Оценку в 10–30 лет он считает завышенной: бурный рост ИИ в системной биологии способен приблизить ранние версии зеркальной жизни. Само создание Котов сравнивает с атомной бомбой — достижение бесспорное, последствия страшные. Зеркальная бактерия проскользнёт сквозь иммунную оборону, мимо хищников и белков-патрульных в крови, как бомбардировщик-невидимка B-2 мимо радаров.
Утешительный довод у Котова тоже есть, и с предупреждением. Чистому зеркальному организму нужна зеркальная пища, прежде всего левосторонние сахара, которых в природе почти нет, так что в теории он может попросту умереть с голоду. Беда в том, что жизнь приспосабливается. Микроб способен научиться есть обычные правые сахара, которых вокруг в избытке, сохранив неуязвимое для иммунитета тело и сбросив единственное природное ограничение. Такая гибридная форма окажется опаснее чистой зеркальной, а не безобиднее. И всё же беспомощными мы не остаёмся: та самая обратная «рукость», что делает зеркальную жизнь опасной, даёт и рычаг против неё. Хиральные наночастицы, прочные и небиологические, можно настроить так, чтобы они находили зеркальные молекулы, ловили зеркальные клетки и разрушали их там, где обычная биохимия бессильна. Угроза реальна и требует внимания уже сейчас, заключает Котов, но задача решаемая, и средства найдутся вовремя.
Спор в итоге сводится к одному вопросу: где провести черту. Чертить запретные линии для учёного почти ересь, ведь наука живёт жаждой строить и узнавать, и почти всегда знать лучше, чем не знать. Но ключевое слово — «почти». Никто не предлагает облегчать сборку ядерного оружия для государств-изгоев и сект судного дня, и с зеркальной жизнью, по мысли Эсвелта, должно быть так же. Цена ошибки слишком высока: окажись мрачная гипотеза верной хотя бы на йоту, планета потеряет большинство животных и многих растений, а заодно и нас. Природоохранники всю жизнь воюют с инвазивными видами, отвоёвывая одну речную долину за другой. Зеркальный организм стал бы последним вторжением в их практике, расползшимся почти повсюду разом.
- Источник новости
- www.securitylab.ru
