科學人／是福是禍？科學家示警：創造「鏡像細菌」恐致災難性損害

圖／DALL-E 3

相信大家都知道，我們的雙手互爲鏡像，幾何上無法完全重疊，因此你的左手手套無法戴在右手上，這就是「對掌性」（chirality）的概念。在化學課中，我們已學過許多這種具對掌性的分子，化學家也能輕易製造出來。然而自然界中的生物分子，無論是構成蛋白質的氨基酸或構成DNA的核苷酸，都只具有特定對掌性，例如蛋白質都是左旋的，DNA和RNA都是右旋的，彷彿生命界也有左右撇子一樣。過去化學家已經制造過許多鏡像蛋白和遺傳分子，並獲批准運用在一些藥物當中，正是因爲自然酶難以分解鏡像生物分子，有助於藥物在體內久留。

那麼如果製造出大量具對掌性的生物分子，並創造出「鏡像版本」的生物會怎麼樣？一羣來自九個國家的38位頂尖科學家，在剛發表於《科學》期刊的一篇長達300頁的報告中，就對此發出了警告。他們呼籲，應即刻停止開發目標爲創造「鏡像細菌」（mirror-image bacteria）的研究，因爲這種合成生物的分子結構與自然界中的完全相反，可能會對人類、動物和植物構成嚴重威脅，甚至「造成不可逆的災難性損害，遠比人類過去遭遇的任何挑戰都要嚴重。」2009 年諾貝爾生醫獎得主、報告共同作者美國芝加哥大學化學家索斯達克（Jack Szostak）如此高聲疾呼。

鏡像細菌：潛在的生態毀滅者

科學家們最爲擔憂的是，一旦這些可繁殖的「鏡像細菌」被創造出來，可能會像入侵種（invasive species）一樣，席捲並毀滅整個生態系。這是因爲它們的分子幾何結構與自然界中的完全相反，「對免疫系統來說牠們將是隱形的，無法被識別並攻擊」，美國匹茲堡大學免疫學家漢德（Timothy Hand）如此強調。而且這些合成生物可能能逃避噬菌體和原生動物這類自然界的細菌掠食者，在環境中迅速傳播，造成難以控制的疫情。

雖然以目前的技術發展，要創造出完整的鏡像細菌還需要至少十年的時間，但這羣科學家們認爲現在就開始討論如何應對其潛在風險至關重要。他們建議，除非有明確證據證明鏡像生命完全不會構成威脅，否則不應進行此類實驗。同時，他們也呼籲科學界、政府、研究資助者和各界利害關係人展開合作，共同制定負責任的研究框架，以確保人類和地球的安全。

是福是禍？科學界的激烈辯論

對於這種研究的潛在風險，科學界也存在一些不同的聲音。美國約翰霍普金斯大學的免疫學家及生物安全專家格羅瓦爾（Gigi Gronvall）認爲，這些擔憂還爲時過早，而且禁止相關研究可能會阻礙其他領域的科學進展，她表示「這是本末倒置」，科學研究總是充滿了未知和驚喜，我們不應該因爲對未知的恐懼就放棄探索的機會。美國德州大學奧斯丁分校的合成生物學家愛靈頓（Andrew Ellington）比喻：「這就像是擔心30年後的網路犯罪而禁止使用電晶體一樣荒謬！」他指出，鏡像生物能否構成重大威脅實屬未知，就算創造出牠們，也將面對已高度適應自然環境的生物們的激烈競爭。

英國帝國學院合成生物學中心及生物工程系的合成基因組工程教授艾利斯（Tom Ellis）表示，他大致同意這些擔憂，但鏡像生命目前仍純屬科幻，他指出，十多年來科學家們試圖利用非鏡像分子創造合成生命，但距離創造出一個能自我分裂並演化的細胞仍然非常遙遠，更別說要創造大量鏡像分子合成出鏡像生物了。

鏡像生物的研究本質十分誘人，例如報告共同作者、美國明尼蘇達大學的合成生物學家阿德馬拉（Katarzyna Adamala）就表示直到近期她都盼望過有朝一日能創造鏡像細菌，因爲這能使生物學家探索生命界偏好的對掌性到底是偶然還是具備某種競爭優勢，將使科學家直探生命的本質。然而隨着她對此風險有深入的瞭解，她的想法也180度大轉變，表態不支持進行相關研究。鏡像生物就像潘朵拉之盒，打開就會面對無法預料的後果，面對可能造成全球生態崩壞的末日場面，也許再怎麼謹慎都不爲過。

（本文出自2024.12.20《科學人》網站，未經同意禁止轉載。）