قد تبدو “أشكال الحياة المرآة” مثل الخيال العلمي، لكن العلماء يحذرون من أنها قد تكون قاتلة للبشر وتدمر البيئة
عندما تنظر إلى المرآة، فإن انعكاسك هو أنت في الأساس، ولكن مع عكس كامل لجميع ميزاتك. وهذا يوضح ظاهرة نراها أيضًا في عالم الجزيئات الصغير.
توجد بعض الجزيئات كصور مرآة لنفسها، والمعروفة باسم “المتصاوغات الضوئية”، والتي لا يمكن فرضها على بعضها البعض. يُعرف هذا المفهوم باسم مراوغة، أو “اليد”. إنه أمر مهم لأن الصور المرآة لنفس الجزيئات يمكن أن يكون لها تأثيرات ووظائف مختلفة تمامًا في علم الأحياء.
كتابة في مجلة العلوم، حذرت مجموعة مكونة من 40 عالمًا مشهورًا من أنه خلال العقد المقبل، قد يكون من الممكن إنشاء أشكال حياة مرآة كاملة مكونة من هذه المتصاوغات الضوئية – على وجه التحديد، الحياة الميكروبية مثل البكتيريا. ويقولون إن هذا يشكل مخاطر حقيقية.
يقترح الباحثون أن “البكتيريا المرآة” يمكن أن تتهرب من أجهزة المناعة لدى الناس، مما يسبب حالات عدوى مميتة. ويمكن أن تؤدي مثل هذه العدوى أيضًا إلى نزوح نسبة كبيرة من الأنواع النباتية والحيوانية، مما يؤدي إلى تعطيل البيئة تمامًا.
إن جزيئات الصورة المرآة متطابقة من الناحية الهيكلية، تمامًا كما تتطابق يداك اليسرى واليمنى من الناحية الهيكلية ويمكنهما أداء نفس الوظائف تمامًا. تتمتع هذه الجزيئات أيضًا بنفس الخصائص الكيميائية تمامًا، ولكن لأسباب غير معروفة، تفضل الطبيعة بناء الحياة من نسخة واحدة فقط من هذه الجزيئات.
على سبيل المثال، الأحماض الأمينية – اللبنات الأساسية للبروتينات – تكون أعسر، في حين أن السكريات تكون أيمنية. ال الحمض النووي الجزيء عبارة عن خيط لولبي أيمن.
تحدد هذه اللامركزية الانتقائية كيفية تفاعل الجزيئات في الأنظمة الحية. أنه يؤثر على كيفية المخدرات و الانزيمات (المحفزات البيولوجية التي تسرع التفاعلات) تعمل في أجسامنا، وكذلك كيفية إدراكنا للنكهات والروائح. على سبيل المثال، الجزيء فحم يمكن أن تشم رائحة النعناع أو بذور الكراوية، اعتمادًا على النسخة “المرآة” للجزيء الذي تحصل منه على هذه الرائحة.
ولجزيئات المرآة الأخرى آثار أكثر عمقا. الدواء ثاليدومايد موجود في شكلين. أحدهما علاج قوي لغثيان الصباح. النسخة المرآة تسبب تشوهات خلقية مدمرة.
وهذا يطرح السؤال: ماذا لو تمكنا من صنع جزيئات بيولوجية موجودة على الجانب الآخر من المرآة؟ الدافع وراء هذا البحث هو الفضول جزئيًا، ولكن له أيضًا تطبيقات عملية.
تستمد العلاجات الطبية بشكل متزايد من الجزيئات البيولوجية مثل الببتيدات (أجزاء صغيرة من البروتينات)، والتي يمكن استخدامها لعلاج السرطان. ولكن على الرغم من فعاليتها، تواجه البروتينات والببتيدات الطبيعية قيودًا كبيرة: فهي تتحلل بسرعة في الجسم.
وذلك لأن الإنزيمات الموجودة في أجسامنا، والتي تطورت لتحطيم الجزيئات البيولوجية لإعادة تدويرها، تتمتع بكفاءة عالية في استهداف الببتيدات الطبيعية. لذلك، قد تتطلب علاجات السرطان هذه جرعات متكررة لضمان فعاليتها.
ومع ذلك، من المحتمل ألا يتم التعرف على الببتيدات المماثلة المبنية من الأحماض الأمينية المرآة من خلال أنظمة التحلل هذه، ومع ذلك لا يزال من الممكن تصميمها لاستهداف السرطان. وبناء هذه مرآة الجزيئات البيولوجية يمكن تحقيقه بالفعل: لقد صنعنا انعكاسات للحمض النووي، و”إنزيمات مرآة” تعمل بكامل طاقتها، والمزيد.
مخاطر الحياة المرآة
الفوائد المحتملة لجزيئات المرآة محيرة. ستكون الخطوة التالية الواضحة هي إنشاء كائنات حية مرآة كاملة، مصنوعة بالكامل من جزيئات تمثل انعكاسات للنسخ الطبيعية.
هناك بالفعل مجموعات بحثية تعمل على بناء البكتيريا “من الألف إلى الياء”. وبعبارة أخرى، فإنهم يحاولون تصنيع الجزيئات البيولوجية وتجميعها في خلايا وظيفية.
في حين أن صنع البكتيريا المرآة من الألف إلى الياء لا يزال على الأرجح على بعد عقد من الزمن، إلا أن هناك بالفعل مخاوف حقيقية بشأن ما قد يؤدي إليه هذا البحث. يخشى الأربعون عالمًا الذين يكتبون في مجلة Science أن تعكس الحياة، إذا حدث ذلك الهروب من المختبرات (وهناك الكثير من الأمثلة على حدوث ذلك)، يمكن أن يكون لها عواقب وخيمة.
والقلق الأكثر إلحاحا هو أن البكتيريا المرآة يمكن أن تتهرب من أجهزة المناعة لدى البشر والحيوانات والنباتات. تعتمد دفاعاتنا المناعية على التعرف على الأنماط الجزيئية المحفوظة الموجودة في مسببات الأمراض الطبيعية (كائن حي أو عامل آخر – مثل الفيروس – الذي يسبب المرض)، وكلها مبنية من الأحماض الأمينية اليسرى. تفتقر البكتيريا المرآة إلى هذه الأنماط التي يمكن التعرف عليها، مما يجعل أجهزتنا المناعية عمياء عن وجودها.
يمكن للبكتيريا المرآة أيضًا أن تعطل النظم البيئية بطرق غير متوقعة. على سبيل المثال، من المحتمل أن تكون قادرة على التهرب من الضوابط البيولوجية مثل العدوى الفيروسية والمضادات الحيوية البكتيرية، مما يسمح لها بالتكاثر دون رادع.
وقد يؤدي ذلك إلى تجمعات غازية من البكتيريا المرآة التي تحل محل الأنواع المحلية، وتعطل الشبكات الغذائية، وتغير دورات المغذيات، مما قد يؤدي إلى عواقب بيئية متتالية.
إن تحذير العلماء بشأن الحياة المرآة لافت للنظر – ويرجع ذلك جزئيًا إلى ظهوره في مثل هذه المجلة الأكاديمية المرموقة، ولكن أيضًا لأنه مدعوم بسياسة صارمة. تحليل فني 300 صفحة.
قد تبدو رسالتهم الصارخة، التي تؤكد على المخاطر غير العادية للكائنات الحية المرآة، وكأنها حبكة في فيلم خيال علمي مثير، لكن المخاوف ترتكز على تفكير علمي صحيح.
تمثل البكتيريا المرآة تحديًا فريدًا وغير مسبوق. ومع ذلك، هذه ليست الأزمة التي سوف تتكشف غدا. وتظل العوائق الفنية التي تحول دون خلق حياة مرآة كاملة كبيرة، مما يوفر للمجتمع العالمي متسعًا من الوقت للنظر في استجابته. ويعترف العلماء أيضًا أنهم، بعيدًا عن الأبحاث التي يقودها الفضول البحت، يكافحون من أجل تصور أي مبرر مقنع لتطوير كائنات مرآة كاملة.
ومن خلال التحرك الآن ــ من خلال الحوكمة القوية، والرقابة الدقيقة والتعاون الدولي ــ يصبح بوسعنا توجيه عملية تطوير الجزيئات الحيوية المرآة بشكل مسؤول، في حين نضمن منع خلق حياة مرآة كاملة ــ ما لم يتم فهم مخاطرها بشكل لا لبس فيه والتخفيف من حدتها.
أعيد نشر هذه المقالة المحررة من المحادثة تحت رخصة المشاع الإبداعي. اقرأ المادة الأصلية.
