הידיים שלנו הן תמונות מראה זו של זו. אלא אם כן תעיפו יד אחת, הם לעולם לא ייראו אותו הדבר.
מדענים קוראים לזה כיראליות, והתכונה דמוית המראה היא הבסיסית לכל החיים על פני כדור הארץ. DNA ו-RNA - המולקולות הגנטיות של החיים, מנגיפים ועד בני אדם - עשויים ממרכיבים הקיימים בצורתם הימנית. חומצות אמינו, אבני הבניין של חלבונים, הן שמאליות. החלפת הידידות גורמת בדרך כלל להתמוטטות התאים.
כלומר, זה עשה עד שהגיעה הביולוגיה הסינתטית.
בעשור האחרון, מדענים הנדסו "חיי מראה" על ידי שינוי הכירליות של אבני הבניין של החיים. הם הפכו את העיצוב של האבולוציהיוצר חומצות אמינו ביד ימיןוסוכרים שמאלייםלבנות חומר גנטי.
עד כה, היקום הביולוגי המעוות הזה קיים רק במולקולות בודדות. אבל הם יוכלו יום אחד - אולי בעוד עשור בלבד - לשמש לבניית חיידקי מראה.
החודש, עשרות מדענים כתבו אזהרה מפני הכנסת חיידקי מראה פנימהמַדָע. ביניהם ג'יי קרייג ונטר, חובב ותיק לשכתוב קוד החיים. אם ישוחררו, חיידקי מראה עלולים לחמוק ממערכת החיסון, ולגרום לזיהומים קטלניים באנשים, בעלי חיים וצמחים. עם גנומים "זרים" לחלוטין, הם עשויים גם להתחמק מאנטיביוטיקה וטיפולים אחרים, מה שיאפשר להם להתפשט במהירות כמו מין פולש בלתי נשלט.
"אנחנו מגינים נלהבים של לאפשר למדענים לנהל את המחקר שלהם עם כמה שפחות מגבלות על סקרנות אינטלקטואלית, וקריאה לאיסור זה לא משהו שאנחנו עושים לעתים קרובות או בקלילות."כתבג'ון גלס וקטארזינה אדאלה במכון ג'יי קרייג ונטר ובאוניברסיטת מינסוטה, בהתאמה, במאמר בהמדען. שניהם תרמו לעיתון החדש.
"עם זאת, לכל כלל יש יוצאים מן הכלל, וזה אחד מהם", כתבו.
דוחף גבולות
ביולוגיה סינתטית נוגעת לאבני הבניין של החיים כדי להרחיב את העיצוב של הטבע.
התחום עשה קפיצות מדרגה בעשור האחרון. אחסון נתונים ב-DNA הוא חדשות ישנות. מחקרים אחרונים יצרו מעגלי מחשב מבוססי DNAושמשגשגים גם כשרוב הגנים שלהם מוסרים - הוראות הפעלה שנכתבו על כרומוזום סינטטי מלא שתוכנן במחשב ומסונתז במעבדה.
ההתקדמות הללו עשויה להשפיע על חיי היומיום שלנו.
מעגלים סינתטיים המאפשרים לחיידקים לשאוב תרופות, למשל, יכולים לסייע במאבק בסוכרת ומָלַרִיָה. חיידקים ששונו כדי לחתוך פלסטיק או ליצור חומרים חזקים אך מתכלים, כגון משי מלאכותי, יכולים להגן על הסביבה. בניית רכיבים סינתטיים שמתערבים - או מתנגשים - עם אורגניזמים חיים עוזרת לנו להבין טוב יותר את הביולוגיה שלנו. כפי שאמר ריצ'רד פיינמן, "מה שאני לא יכול ליצור, אני לא מבין."
למרות שכל זה כבר נשמע כמו מדע בדיוני, המחקרים האלה עדיין פועלים תחת כללי הכיראליות של האבולוציה.
חיי המראה שוברים אותם.
יש סיבה לחקור את המולקולות ה"מתהפכות" הללו. ראשית, הם יכולים לעשות תרופות שנמשכות זמן רב יותר. חלבונים תופסים תרופות כדי לפרק אותם. אבל כמו יד ימין שמנסה להשתלב בטביעת יד שמאל, באופן היפותטי, מולקולות מראה שתוכננו במיוחד ליצירת אינטראקציה עם יעד חלבון יחיד לא יתקשרו עם רכיבים טבעיים אחרים בתא - עלולה להפוך אותם ליציבים יותר עם פחות תופעות לוואי.
מדענים כבר יצרו DNA וחלבונים מאבני בניין מתהפכות. חלקם שוקלים כעת את השלב הבא: שימוש ברכיבים אלה לבניית צורת חיים במראה. הטכנולוגיה עדיין לא קיימת. אבל "עם הרכיבים והחומרים התזונתיים הנכונים", DNA או חלבונים מתהפכות יכולים "לאתחל" חיידק הזר לחלוטין לכל החיים על פני כדור הארץ,כתבגלאס ואדמה.
"למרות ששנינו היינו נרגשים בתחילה מהסיכוי לפתח חיי מראה, כאשר למדנו שלחיידקי מראה עשויה להיות השפעה קטלנית להפליא אם הם יוכנסו אי פעם לטבע, שינינו את דעתנו", הם כתבו.
למה כל כך מסוכן?
גלאס ואדמאלה הם בין עשרות מומחים בתחום שכתבו אזהרה מפני יצירת צורות חיים במראה.
שיהיה ברור, הם לא דוגלים באיסור על מחקר של מולקולות מראה טיפוליות בודדות, שיכולות להועיל לרפואה. במקום זאת, ההתמקדות שלהם היא בחיידקי מראה בעלי פוטנציאל להתרבות.
ברגע שניתן לפתח לחלוטין חיידקים או יצורים חיים אחרים באמצעות DNA סינתטי, חלבונים סינתטיים ושומנים סינתטיים, ניתן היה לבנות חיידקי מראה חיים באותו אופן,כתבהמחברים.
למרות שהטכנולוגיה נותרה במרחק של לפחות עשור, עכשיו זה הזמן לשקול סיכונים.
בבידוד - נניח, בצלחת פטרי - סביר להניח שחיידקי מראה יחיו כמו תאים רגילים אם יקבלו חומרי הזנה בתמונת מראה ויהיו חלשים או חזקים כמו בני גילם הטבעיים. הבעיה? חיידקים "נורמליים" רבים יכולים לשרוד גם על חומרים מזינים ללא כיראליות, מה שמצביע על כך שחיידקי מראה יכולים גם לנצל את אותם חומרים מזינים.
זו עלולה להיות בעיה אם חיידקי מראה ישתחררו. למרות שפריצות מעבדה הן נדירות,הם אכן קורים. המבנה הגנטי ה"מתהפך" של חיידקי המראה יגרום להם להיות חסינים לחלוטין בפני פאגים - וירוסים הטורפים חיידקים בטבע. בגלל הכירליות המתהפכת שלהם, הם מוסתרים לחלוטין מטורפים.
חוסן זה יכול לאפשר לחיידקי מראה להתפשט על פני מערכות אקולוגיות. באמצעות האבולוציה, הם יכלו גם לייעל את גני המראה שלהם כדי לשרוד, בפרספקטיבה שלהם, בעולם "מתהפך".
"חיידקי מראה משתכפלים בלתי ניתנים לעצירה חופשיים בסביבה עלולים לגרום לתוצאות הרות אסון", כתבו גלס ואדמה.
מדאיגה יותר היא אולי הסכנה שלהם לבריאות האדם. מערכת החיסון שלנו מסתמכת על חלבונים הנצמדים לפתוגנים פולשים. אבל הם יכולים לזהות רק חלבונים עם אותה כיראליות. אם היינו נגועים בחיידקי מראה - וזה עדיין אם גדול - הם עלולים לחמוק ממערכת החיסון שלנו, ובעצם לגרום לנו לדיכוי חיסון.
סימנים מוקדמים כבר מראים שחלבוני מראה יכולים לעמוד בפירוק בתאים. מכיוון שהם "מוסתרים" ממערכת החיסון, חיידקים אלה יכולים לחדור לגוף - דרך העור, המעיים או הריאות כמו פתוגנים רגילים - מבלי להפעיל נוגדנים או הגנות חיסוניות אחרות. האנטיביוטיקה הנוכחית, שהונדסה כדי להתמודד עם חיידקים עם כיראליות טבעית, כנראה לא תעבוד על שיקוף. אז, הם עלולים, בתיאוריה, לגרום להתפרצויות הרסניות.
מה לעשות?
ישנן דרכים להפחית את הסיכון שמאזנות מחקר על היתרונות של מולקולות חיים "התהפכות". מדענים יכלו להכשיל בכוונה חיידקי מראה עם מתג הרג סינתטי שאינו פוגע ביצורים חיים אחרים. אבל ברגע שנוצרו, יהיה קל יחסית לאחרים לשחרר חיידקים כביכול "ביולוגיים" מאמצעי הגנה, טענו המחברים.
"לכן אנו ממליצים שלא לאפשר מחקר במטרה ליצור חיידקי מראה, ולמממנים להבהיר שהם לא יתמכו בעבודה כזו", כתבו.
חוות הדעת אינה כוללת DNA מראה או חלבונים לשימושים טיפוליים. בנוסף להםמַדָעמאמר, המסכם את התוצאות, פרסם הצוותדוח מלאוקבלו בברכה מדענים, קובעי מדיניות, תעשייה והציבור הרחב לקפוץ לדיון.
"ברגע שנוצר תא מראה, זה יהיה קשה מאוד לנסות להחזיר את השד הזה לבקבוק",אמרמייקל קיי מאוניברסיטת יוטה, שתרם למאמר החדש. "זהו מוטיבציה גדולה למה אנחנו חושבים על מניעה ורגולציה הרבה לפני כל סיכון ממשי פוטנציאלי."
