'צורות חיים במראה' אולי נשמע כמו מדע בדיוני, אבל מדענים מזהירים שהם עלולים להיות קטלניים לבני אדם ולהרוס את הסביבה

כשאתה מסתכל במראה, ההשתקפות היא בעצם אתה, אבל עם היפוך מושלם של כל התכונות שלך. זה ממחיש תופעה שאנו רואים גם בעולם הזעיר של מולקולות.

חלק מהמולקולות קיימות כתמונות מראה של עצמן, הידועות בשם"אננטיומרים", שאי אפשר להכפיל זה על זה. מושג זה ידוע בשםכיראליות, או "ידידות". זה חשוב כי לתמונות מראה של אותן מולקולות יכולות להיות השפעות ותפקודים שונים לחלוטין בביולוגיה.

כְּתִיבָהבכתב העת Science, קבוצה של 40 מדענים בעלי שם הזהירו כי במהלך העשור הבא, ייתכן שניתן יהיה ליצור צורות חיים שלמות בתמונת מראה המורכבות מהאננטיומרים הללו - במיוחד, חיים מיקרוביאליים כגון. זה טומן בחובו סכנות ממשיות, הם טוענים.

"חיידקי מראה" יכולים לחמוק ממערכת החיסון של אנשים, הם מציעים, ולגרום לזיהומים קטלניים. זיהומים כאלה עלולים גם להוביל לעקירה של חלק ניכר ממינים של צמחים ובעלי חיים, ולשבש לחלוטין את הסביבה.

מולקולות של תמונת מראה זהות מבחינה מבנית, בדיוק כפי שהיד השמאלית והימנית שלך זהות מבחינה מבנית ויכולות לבצע בדיוק את אותן פונקציות. גם למולקולות האלה יש בדיוק אותן תכונות כימיות - אבל מסיבות לא ידועות, לטבע יש העדפה לבנות חיים מגרסה אחת בלבד של מולקולות כאלה.

לדוגמה, חומצות אמינו - אבני הבניין של חלבונים - הן שמאליות, בעוד שסוכרים הם ימניים. המולקולה היא הברגה ימנית.

כיראליות סלקטיבית זו מגדירה כיצד מולקולות פועלות במערכות חיות. זה משפיע על האופן שבו סמים ואנזימים(זרזים ביולוגיים שמזרזים תגובות) פועלים בגופנו, כמו גם איך אנחנו תופסים טעמים וריחות. למשל, המולקולהפֶּחָםיכול להריח של מנטה או זרעי קימל, תלוי מאיזו גרסת "מראה" של המולקולה אתה מקבל את הריח הזה.

קָשׁוּר:

למולקולות מראה אחרות יש השלכות הרבה יותר עמוקות. התרופהתלידומידקיים בשתי צורות. האחד הוא טיפול רב עוצמה לבחילות בוקר; גרסת המראה גורמת למומים מולדים הרסניים.

זה מעלה את השאלה: מה אם היינו יכולים ליצור מולקולות ביולוגיות שקיימות בצד השני של המראה? הדחף מאחורי המחקר הזה נובע בחלקו מסקרנות, אבל יש לו גם יישומים מעשיים.

טיפולים רפואיים נגזרים יותר ויותר ממולקולות ביולוגיות כגון(שברים קטנים של חלבונים), שיכולים לשמש לטיפול בסרטן. אך למרות יעילותם, חלבונים ופפטידים טבעיים עומדים בפני מגבלה משמעותית: הם מתכלים במהירות בגוף.

הסיבה לכך היא שהאנזימים בגופנו, שהתפתחו לפירוק מולקולות ביולוגיות למיחזור, יעילים מאוד במיקוד לפפטידים טבעיים. לכן, טיפולי סרטן אלה עשויים לדרוש מינון תכוף כדי להבטיח שהם עובדים.

עם זאת, פפטידים דומים הבנויים מחומצות אמינו במראה כנראה לא יזהו על ידי מערכות הפירוק הללו, אך עדיין יכלו להיות מתוכננים לכוון לסוגי סרטן. ובונים את אלההוא כבר בר השגה: עשינו השתקפויות של DNA, "אנזימים מראה" מתפקדים במלואם ועוד.

הסיכונים של חיי מראה

היתרונות הפוטנציאליים של מולקולות מראה מעוררים השראה. הצעד הבא המובן מאליו יהיה ליצור אורגניזמים מלאים במראה, העשויים כולו ממולקולות שהן השתקפויות של גרסאות טבעיות.

יש כבר קבוצות מחקר שעובדות על בניית חיידקים. במילים אחרות, הם מנסים לסנתז מולקולות ביולוגיות ולהרכיב אותן לתאים פונקציונליים.

בעוד שייצור חיידקי מראה מהיסוד עדיין קרוב לעשור, יש כבר חששות אמיתיים לאן המחקר הזה עשוי להוביל. 40 המדענים הכותבים ב-Science חוששים מכך שהם משקפים את החיים, אם כןלברוח ממעבדות(ויש המון דוגמאות לכך), עלולות להיות השלכות הרסניות.

החשש המיידי ביותר הוא שחיידקי מראה עלולים לחמוק ממערכת החיסון של בני אדם, בעלי חיים וצמחים. ההגנות החיסוניות שלנו מסתמכות על זיהוי דפוסים מולקולריים שמורים הנמצאים בפתוגנים טבעיים (אורגניזם או גורם אחר - כגון וירוס - הגורם למחלה), שכולם בנויים מחומצות אמינו שמאליות. לחיידקי מראה יהיו חסרים הדפוסים הניתנים לזיהוי, מה שיהפוך את מערכת החיסון שלנו לעיוורת לנוכחותם.

חיידקי מראה עלולים גם לשבש מערכות אקולוגיות בדרכים בלתי צפויות. לדוגמה, סביר להניח שהם יוכלו להתחמק מבקרות ביולוגיות כמו זיהום ויראלי ואנטיביוטיקה חיידקית, מה שיאפשר להם להתרבות ללא מעצורים.

זה עלול לגרום לאוכלוסיות פולשניות של חיידקי מראה שעוקבים מינים מקומיים, משבשים את קורי המזון ומשנים מחזורי תזונה, מה שעלול להוביל להשלכות אקולוגיות מדורגות.

האזהרה של המדענים לגבי חיי מראה בולטת - בין השאר משום שהיא מופיעה בכתב עת אקדמי יוקרתי כל כך, אך גם משום שהיא מושתתת על ידי קפדניניתוח טכני בן 300 עמודים.

המסר החריף שלהם, המדגיש את הסיכונים יוצאי הדופן של אורגניזמים במראה, אולי נשמע כמו עלילה של מותחן מדע בדיוני, אבל החששות מבוססים על נימוקים מדעיים תקפים.

חיידקי המראה מהווים אתגר ייחודי וחסר תקדים. עם זאת, לא מדובר במשבר שיתפתח מחר. החסמים הטכניים ליצירת חיי מראה מלאים נותרו משמעותיים, ומספקים לקהילה העולמית מספיק זמן לשקול את תגובתה. והמדענים גם מודים שמעבר למחקר המונע על ידי סקרנות גרידא, הם נאבקים להעלות על הדעת כל הצדקה משכנעת לפיתוח אורגניזמים במראה מלא.

על ידי פעולה כעת - באמצעות ממשל איתן, פיקוח זהיר ושיתוף פעולה בינלאומי - נוכל להנחות את הפיתוח של ביו-מולקולות מראה באחריות, תוך הבטחת מניעת יצירת חיי מראה מלאים - אלא אם כן הסיכונים שלה יובנו באופן חד משמעי ויפחיתו אותם.

מאמר ערוך זה פורסם מחדש מהשיחהתחת רישיון Creative Commons. קרא אתמאמר מקורי.