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镜像生命研究:风险与机遇并存,能否成生物医学新前沿?

2024-12-23来源:天脉网编辑:瑞雪

近日,科学界因一篇题为《直面镜像生命的挑战》的文章而掀起广泛讨论。该文章发表于知名科学杂志,迅速吸引了全球范围内的关注与热议,其焦点主要集中在镜像生命研究的争议性与风险,以及文章作者阵容的强大。

镜像生命,这一研究领域长久以来都备受争议。它之所以引发如此大的关注,一方面是因为其研究本身带有极大的未知性和潜在风险,可能会给人类带来无法挽回的灾难;另一方面,文章作者团队包括来自美国斯坦福大学的顶尖研究员,以及2009年诺贝尔生理学或医学奖得主、芝加哥大学化学系霍华德休斯医学研究所的Jack Szostak等38位权威专家,他们的发声自然极具分量。

究竟何为镜像生命?为何会引发如此大的担忧?据相关资料显示,地球上的已知生物都是由左旋氨基酸和右旋核苷酸这两种镜像分子构成,这两种物质在旋转方式上具有同手性。简单来说,就像竖起大拇指时,大拇指弯曲的方向代表了镜像分子的螺旋方向,左手大拇指的弯曲方向对应左旋氨基酸,右手则对应右旋核苷酸。

镜像生命,就像是人在照镜子时看到的对称但方向相反的影像,其分子化学组成与结构相同,但方向相反。关于生物为何会出现同手性,目前学术界尚未有定论,这被视为生物进化过程中的自然规律。而镜像生命则打破了这一常规,因此备受科学家们的关注。

镜像生命的研究始于1848年,由法国巴黎大学的路易斯·巴斯德发现镜像化合物而开启。尽管科学家们对此进行了长达一个多世纪的探索,但生物的同手性依然是进化的必然规律。即便在科技发达的今天,也尚未发现由右旋氨基酸和左旋核苷酸构成的生物。

然而,研究并未止步。虽然目前还无法创造出镜像生命,但科学家们已经能够合成数千kb长度的镜像核酸和具有一定功能的镜像蛋白质,且这些镜像生物大分子能够抵抗生物降解。在中国,清华大学生命科学学院的朱听团队在这一领域取得了显著成果,他们实现了镜像T7转录,为镜像生命的发现奠定了基础,并突破了大型镜像蛋白质全化学合成和千碱基长度镜像基因合成的技术瓶颈。

西湖大学的卢培龙团队与清华大学的刘磊团队合作,成功建立了镜像蛋白的从头设计和定向进化体系,实现了针对靶蛋白特定结构表位精确设计镜像结合蛋白。国外的研究也已经进展到可以合成镜像生物分子的阶段,包括斯坦福大学、哈佛大学、密歇根州立大学在内的多所顶尖高校都参与了相关研究,并尝试构建镜像细胞。

然而,镜像生命的研究也伴随着巨大的未知风险。镜像生命独特的构造使其具有免疫逃逸的风险,一旦创造出对人类健康不利的病毒或细菌形式的镜像生命体,人类的免疫组织将无法识别并攻击它们,从而给感染体带来致命危险。镜像生物还可能逃避自然界的捕食者,如噬菌体和原生生物,因为它们无法依靠手性介导的相互作用来杀死和限制镜像细菌的数量。

因此,许多科学家对镜像生命的研究表示担忧。他们指出,在尚未出具镜像生命创造能够造福人类的证据之前,不应冒险创造镜像生命,否则可能会给人类带来无法挽回的灾难。然而,尽管存在风险,镜像生命的研究也具有一定的现实意义和生物医学研究价值。镜像分子可能成为开发新型药物的重要工具,使用镜像氨基酸合成的药物可能具有更长的半衰期,减少用药频率,提高治疗效果。同时,镜像生命研究还可能推动对生物技术和材料科学的新理解,特别是在合成生物学领域。

对于想要涉足这一领域的留学生来说,目前镜像生命研究尚未形成完整体系与研究框架,国外尚未有相关院校开设此专业研究与招生项目。但对此方向感兴趣的学生可以考虑自行设计相关研究项目,并寻找相关导师进行合作,或者申请合成生物医学、生物工程、生物安全等相关领域的课程。