☣️ Зеркальная биология: next big thing или экзистенциальная угроза?

В научной и популярной литературе часто обсуждается идея так называемой «зеркальной жизни» (mirror life) — гипотетических организмов, биомолекулы которых имеют противоположную пространственную конфигурацию по сравнению с молекулами, из которых построена вся жизнь на Земле.

Дело в том, что большинство биомолекул существует в двух зеркальных формах (энантиомерах), которые нельзя совместить наложением — подобно правой и левой руке. Это свойство называется хиральностью. И биохимия земной жизни обладает строгой гомохиральностью: белки построены почти исключительно из L-аминокислот, а сахара в нуклеиновых кислотах имеют D-конфигурацию (D-рибоза в РНК и D-дезоксирибоза в ДНК).

Именно такая однородность пространственной конфигурации обеспечивает корректную работу ферментов, рецепторов и молекулярных машин клетки.

Так вот, в концепции «зеркальной жизни» речь идёт о системах, где аминокислоты, сахара, липиды и нуклеиновые кислоты обладают противоположной хиральностью: например, белки из D-аминокислот и нуклеиновые кислоты на основе L-сахаров.

Важно понимать, что одно дело синтез отдельных зеркальных биомолекул, и совсем другое — создание полноценного зеркального организма. Сегодня первая задача уже частично выполнима: в лабораториях химического синтеза получают белки из D-аминокислот, зеркальные пептиды, зеркальные олигонуклеотиды (например, L-РНК-аптамеры).

Такие молекулы интересны прежде всего потому, что обычные ферменты почти не распознают их как субстраты. Из-за этого они могут быть более устойчивы к ферментативному разрушению в биологических средах. Именно поэтому зеркальные пептиды и аптамеры рассматриваются как возможные терапевтические молекулы и инструменты молекулярной диагностики.

Однако это не означает существования зеркальной клетки. Чтобы появился полноценный зеркальный организм, необходимо синтезировать и согласовать огромный набор компонентов. Прежде всего зеркальную ДНК или РНК, зеркальные полимеразы, зеркальные рибосомы, зеркальные мембранные системы, полный метаболизм.

Каждый из этих элементов должен функционировать согласованно. На практике это означает необходимость полностью зеркальной клеточной биохимии, включая сотни и тысячи ферментов.

На сегодняшний день такие системы не существуют даже на уровне прототипов, и большинство специалистов считает, что до создания самовоспроизводящейся зеркальной клетки еще как минимум десятилетия исследований и экспериментов.

Тем не менее многие ученые уже бьют тревогу. В конце 2024 года группа исследователей через журнале Science призвала к осторожности в исследованиях, направленных на создание зеркальных организмов. Публикация вызвала широкую дискуссию.

Теоретические опасения связаны с тем, что ферменты, иммунные рецепторы и многие биологические взаимодействия строго зависят от хиральности молекул. Проще говоря, наша иммунная система не сможет распознать зеркальные микробы и они могут выйти из под контроля.

@antibiotech