В продължение на много години учените работят по темата за така наречения "огледален живот". Този закачлив термин се отнася до едно от фундаменталните свойства на биологичния живот - това разказва в нов свой материал Foreign Affairs.
Всички биологични молекули притежават това, което се нарича "хиралност" - този термин се отнася до свойството на даден обект, най-просто описвано като асиметрия: обектът не може просто да бъде огледално наложен върху друг, подобен обект. Например, лявата и дясната ръка - те не са идеално симетрични. Същото нещо (тоест, позицията "ляво-дясно") се наблюдава и в биологичната материя.
Интересно е, че животът във всичките си проявления ни демонстрира поразителна молекулярна еднородност: например протеините са изградени почти изключително от "леви" аминокиселини, а ДНК използва "десни" въглехидрати. За да се създадат огледални близнаци в биологичната материя, те трябва да бъдат "огледално обърнати", тоест би било необходимо да се разработят в лаборатория такива синтетични организми, в които десностранните и левостранните молекули, които са най-важните молекулярни компоненти, биха си разменили местата. В резултат на това бихме могли да създадем такива живи организми, които биха били функционално еквивалентни на тези, открити в природата, но същевременно се състоят от молекули, които са огледална противоположност на тези, които изграждат живите организми, обитаващи Земята. Подобна огледална трансформация на молекулите би позволила на учените да гледат на живота, образно казано, сякаш през биологично огледало.
"Огледалният живот" е далечна перспектива: може да отнеме на учените от 10 до 30 години, за да създадат "огледална клетка", способна да участва в основни жизнени процеси. Технологията обаче може да се използва по различни начини. Тя би могла да помогне на учените да изучат произхода на живота, тъй като създаването на биохимия на "огледало" би ни дало представа за това как животът се е развил на Земята и какви форми на живот биха могли да съществуват на други планети в Слънчевата система. Биологичните форми на "огледален живот" биха могли да намерят много приложения и в медицината и биопроизводството.
Още: Учени и поет съхраниха стихотворение в ДНК на почти безсмъртна бактерия (и тя написа същото)
Счупено огледало - за хората
Проучване, публикувано през юли тази година, предполага, че бактериите с обърнати молекулярни структури биха могли да заобиколят човешките биологични защити, които могат да разпознават само "нормални" бактерии и микроби. Това би могло да доведе до нелечими инфекции, които да се разпространят сред хора, животни и растения. Огледалните организми биха могли да действат и като силно агресивни видове, тъй като биха процъфтявали без своите естествени антагонисти и конкуренти и по този начин биха изпреварили полезните микроби, които съществуват в традиционните екосистеми.
Още по-тревожен е фактът, че традиционните антибиотици и антивирусни средства вероятно са неефективни срещу огледални патогени, защото тези лекарства са предназначени да се насочат към молекулярни структури, които не са огледално-обратни. Огледалните организми вероятно може да са имунизирани срещу човешката имунна система, устояват на лекарства, усложняват терапията и нарушават екологичния баланс.
Появата на "огледален живот", т.е. организми с огледално обърната структура, може да изглежда като пресилена фантазия, но самата възможност за такива форми на живот би трябвало да подтикне правителствата да действат сега, че да предотвратят рисковете, свързани с тях. Най-добрият вариант би бил да се отложи напълно разработването на биотехнологиите за "огледален живот". Ако обаче това не се случи, правителствата ще трябва да действат превантивно.
През тъмно стъкло
Всяка сложна биологична молекула може да съществува в две форми, които са огледални образи една на друга. За да създадат функционираща жива клетка с огледален образ, учените трябва само огледално да обърнат основните градивни елементи на клетката. Резултатът е организъм – клетка с огледален образ – който се държи като нормална клетка и същевременно се превръща в полезен обект за научни изследвания, както и в платформа за по-нататъшни практически приложения в биоинженерството и медицината.
За съжаление опасенията за безопасността, свързани с подобни огледални клетки, далеч надвишават потенциалните ползи. Представете си: в резултат на случайно нарушение на правилата за безопасност в лабораторията, една такава "огледална" бактерия изтича през микроскопична пукнатина в защитна обвивка, да речем, върху дрехите на лаборант или в оборудването. След това, в рамките на няколко часа, тя започва да се размножава във външната среда, хранейки се с монозахариди и други органични съединения в хранителна среда.
Още: Древен гигантски организъм може да е напълно непознат клон на живота
Разпространявайки се чрез почвата, водата и въздуха, бактерията ще започне да измества жизненоважни микроорганизми, които формират основата на хранителните вериги на Земята. Растенията постепенно ще умират, водните екосистеми ще се сриват поради изчезването на фитопланктона, а човечеството ще започне постоянно да се сблъсква с намаляващи хранителни ресурси заради все по-малки реколти и нелечими инфекции, които могат да заобиколят всяка имунна защита, развита по време на еволюцията.
За разлика от конвенционалните пандемии, които в крайна сметка отшумяват сами или благодарение на съвременната медицина, биологичното нахлуване на организми с огледално обърната молекулярна структура всъщност ще даде старт на алтернативна еволюционна траектория, при която "огледален живот" вече ще бъде добавен към всички съществуващи в момента живи системи. Инструментите, с които обществото разполага днес, обаче ще бъдат напълно недостатъчни, за да обърнат или спрат разпространението на такъв нов организъм.
Илюзията за сдържане
Още през 1975 г. учените предприеха активни стъпки за предотвратяване на потенциални заплахи, като доброволно наложиха световен мораториум върху изследванията на рекомбинантна ДНК и свикаха конференцията в Асиломар за разработване на правила за безопасност за такива изследвания. В крайна сметка забраната беше отменена. Този безпрецедентен акт на научно саморегулиране успешно предотврати грубата правителствена намеса, позволявайки на генното инженерство да протича безопасно съгласно договорените международни стандарти. Именно този пример трябва да разгледаме днес, когато става въпрос за разработки в областта на така наречения "огледален живот" и действията, които трябва да предприемем.
Рисковете, свързани с "огледалния живот", могат далеч да надвишават тези, свързани с всеки конвенционален патоген. Тази безпрецедентна опасност обаче ни предоставя и изключителни възможности. За разлика от ядрените, химическите и биологичните оръжия с естествен произход, "огледалният живот" все още не съществува. Това дава на международната общност рядка възможност да предотврати екзистенциална заплаха, преди тя да се случи, вместо да се опитва да я контролира след настъпването ѝ.
Най-добрият начин да се избегне катастрофа е да се замрази работата по темата за "огледалния живот". Ако обаче това се окаже невъзможно, единственият изход е да се гарантира, че всяка работа по създаването на организми с огледално обърната молекулярна структура е внимателно защитена. Ако стриктно се придържаме към стратегията за ограничаване, т.е. предотвратяване на разпространението на биологични агенти, и методите за биологичен контрол, подкрепени от специализирани лаборатории и предоставени от международни регулаторни споразумения, тогава възникването на катастрофа ще бъде малко вероятно. Подобни строги мерки обаче няма да елиминират риска напълно.
Настоящите протоколи за биологична безопасност вече изискват опасните патогени да се обработват при най-строги предпазни мерки, като например работа с вирусите Ебола и Марбург - в запечатани помещения с по-ниско въздушно налягане от околната среда и системи за филтриране на въздуха. Тези протоколи са допринесли значително за намаляване на течовете в лабораториите и безопасността, като броят на подобни инциденти е намалял значително от въвеждането на съвременните системи за биологична безопасност през 70-те и 80-те години на миналия век.
Въпреки това, дори и с тези строги стандарти, инцидентите не са предотвратени. Например, между 2003 и 2004 г. вирусът на SARS е изтичал от лаборатории няколко пъти в Китай, Сингапур, Тайван и другаде; през 2014 г. е имало огнища на антракс в съоръженията на Центровете за контрол и превенция на заболяванията (CDC) на САЩ. Същата година изследователи от Националните здравни институти (NIH) са открили живи проби от вируса на едра шарка в неизползвано хранилище, десетилетия след като е било съобщено, че вирусът е унищожен във всички оторизирани хранилища с изключение на две. Да не забравяме и коронавируса (SARS-Cov-2) и институтът по вирусология в Ухан. С други думи, никоя мярка за ограничаване, която е в сила в момента, не е 100 процента безопасна. Всъщност всяка злополука може да доведе до катастрофа, която би била колосална и безпрецедентна в случай на изтичане на огледални организми. А умишленото и злонамерено им използване би било още по-трудно за контролиране.
Правителствата по света трябва да се подготвят за този ужасен риск и да работят заедно. Координираните действия и международните споразумения биха могли да установят общи стандарти за безопасност и да споделят информация в реално време за изследователски дейности, за да се предотврати създаването на клетки с огледална молекулярна структура или "огледални клетки".
Ако всичко друго се провали, държавите ще трябва да разработят протоколи за бързо реагиране, за да спрат всяко случайно изпускане, преди то да може да се разпространи по света. На държавно ниво е имало работа заедно за борба със заплахите за биосигурност в миналото. Конвенцията за биологичните оръжия (КБО), която влезе в сила през 1975 г. с подкрепата на 189 страни, забранява на държавите да разработват, произвеждат или придобиват биологични агенти или токсини, които нямат оправдана цел. Огледалните форми на живот очевидно не са били в съзнанието на създателите на конвенцията, въпреки че те (вероятно) биха се считали за биологични оръжия и следователно биха били включени в разпоредбите на конвенцията.
Въпреки многобройните си недостатъци, КБО е помогнала за предотвратяване на разпространението на биологични оръжия. Например, през 90-те години на миналия век КБО е позволила на инспектори да откриват и унищожават запаси от агенти като антракс, ботулинов токсин и афлатоксин, които иракското правителство е съхранявало в нарушение на договора. Истинската стойност на КБО обаче е нейният възпиращ ефект, който обезкуражава държавите да разработват такива оръжия. Признаването на огледалните форми на живот като биологични оръжия би довело незабавно до създаването на международни надзорни органи, натоварени с разследване на създаването на огледален живот, налагане на санкции на държавите-нарушители и разрешаване на международна намеса.
КБО обаче е предназначена да регулира известни биологични агенти, а не изцяло нови категории заплахи. И е много слаба в сравнение с други международни договори; за разлика от Договора за неразпространение на ядрените оръжия и Конвенцията за химическите оръжия. Тя не съдържа ефективни официални механизми за проверка, задължителни инспекции или методи за прилагане.
Още: Открит е липсващ "закон на природата", описващ начина, по който се развиват всички неща
Колективна отговорност
Политиците, учените и международните регулаторни органи трябва да работят заедно, за да създадат система за контрол на работата по създаване на живи организми с обърната молекулярна структура ("огледален живот"). Първо, те трябва да разработят план за създаване на технологии, свързани със синтеза на "огледални" форми на живи организми, като определят ключови етапи, които ще сигнализират за реален напредък по пътя към неговото внедряване. С помощта на този механизъм на международната система за контрол е необходимо и проследяване на перспективни технологии, като синтеза на "огледални" пептиди и ДНК, без които синтезът на "огледални" форми на живот е невъзможен. Информацията би могла да се използва за разработване на насоки какъв вид научни изследвания трябва да бъдат разрешени и какви да бъдат забранени.
След като тази система за контрол бъде въведена, международните изследователски консорциуми и националните здравни власти трябва да разработят контрамерки за защита на световната общност от случайно или умишлено освобождаване на огледален живот. Например учените са започнали да разработват огледални антибиотици, които са насочени към огледалните организми, без да засягат естествените бактерии, потенциално осигурявайки защита срещу огледални инфекции.
Дали ще е достатъчно? Най-вероятно предстои да видим. Дано го видим само в медиите, а не в реалността.
Още: Българска следа в руските манипулации за биологични оръжия в Украйна
Автори: Лиъм Читаят и Кейт Адамала, за Foreign Affairs
Превод: Ганчо Каменарски
