合成生物學家曾對創造「鏡像生命」微生物感到興奮，但隨後發現事情變得複雜。
2019年2月，約30位合成生物學家和倫理學家聚集在維吉尼亞州北部的一家會議中心，為美國國家科學基金會（NSF）腦力激盪高風險、前沿且極具吸引力的研究構想。會議結束時，他們鎖定了一個引人注目的候選項目：創造「鏡像」細菌。
一旦成功，這些實驗室創造的微生物在結構和組織上將與普通細菌相似，但有一個關鍵區別：其蛋白質、糖類和脂質等關鍵生物分子將是自然界中分子的鏡像。DNA、RNA以及許多其他生命細胞的組成部分都具有手性，意味著它們具有內建的旋轉結構。其鏡像版本將朝相反方向扭曲。
研究人員對此前景感到振奮。「每個人——每個人——都認為這很酷，」加州拉霍亞 J. Craig Venter研究所的合成生物學家 John Glass 表示，他參加了2019年的研討會，並且是開發合成細胞的先驅。「這是一個極其艱鉅的項目，可能會讓我們對如何設計和構建細胞，或關於地球生命起源有新的認識。」
該團隊也看到了醫藥領域的巨大潛力。鏡像微生物可能被工程化為生物工廠，生產鏡像分子，這些分子可以成為新型藥物的基礎。理論上，這類療法可以執行與其天然對應物相同的功能，但不會引發不受歡迎的免疫反應。
會議結束後，生物學家們建議NSF資助幾個研究小組開發工具並進行初步實驗，這是透過「鏡子」前進的第一步。這種興奮是全球性的。中國國家自然科學基金會資助了鏡像生物學的主要項目，德國聯邦研究、技術和太空部也同樣如此。
到了五年後的2024年，許多參與該NSF會議的研究人員已經改變了方向。他們確信，在所有可能的最壞情況中，鏡像生物可能會引發一場威脅地球上所有生命的災難性事件；它們將在沒有天敵的情況下繁殖，並逃避人類、植物和動物的免疫防禦。
「我希望我們能在一個陽光明媚的下午喝咖啡時意識到世界即將終結，但事情並非如此。」
在過去兩年中，他們一直在敲響警鐘。他們於2024年12月在《科學》雜誌上發表了一篇文章，並附有一份長達299頁的技術報告，討論了可行性和風險。他們撰寫了論文，召開了小組會議，並共同創立了鏡像生物學對話基金會（MBDF），這是一個由廣泛資助的非營利組織，負責支持對理解和應對風險的研究。這個問題引起了媒體的廣泛關注，並在化學家、合成生物學家、生物倫理學家和政策制定者之間引發了討論。
然而，較少受到關注的是我們是如何走到這一步的，以及任何潛在威脅仍然存在哪些不確定性。創造一個鏡像生命有機體將是極其複雜且昂貴的。儘管科學界認真對待這些警報，但一些科學家懷疑近期是否有可能創造出鏡像有機體。「鏡像有機體的假設性創造遠遠超出了當今科學的能力範圍，」中國西湖大學分子生物學家 Ting Zhu 表示，他的實驗室專注於合成鏡像肽和其他分子。他和他人敦促同事們不要讓猜測和焦慮指導決策，並認為呼籲對早期研究進行廣泛的暫停是不成熟的，因為他們認為這可能帶來醫療益處。
但提出警示的研究人員描述了一條，甚至多條途徑，可以將鏡像生命帶入現實——他們認為我們迫切需要護欄來弄清楚哪些類型的鏡像生物學研究可能仍然是安全的。這意味著他們面臨著一個問題，這個問題在過去幾十年裡，他們已經多次遇到過，並且結果參差不齊——一個在科學方法中沒有明確歸宿的問題。當科學家在自己的研究中看到世界末日的陰影時，他們應該怎麼做？
法國化學家和微生物學家 Louis Pasteur 是第一個認識到生物分子具有內建手性的科學家。19世紀末，他將所有生物物種描述為「宇宙不對稱性的函數」。他沉思，如果能用鏡像對稱的組件取代這些手性組件，會發生什麼？
科學家們現在認識到手性是生命本身的核心，儘管沒有人知道為什麼。在人類中，構成蛋白質的20種所謂「標準」氨基酸中有19種是手性的，而且都是以相同的方式。 （例外的是甘氨酸，它是對稱的。）蛋白質的功能與其形狀緊密相關，它們主要透過手性結構與其他分子相互作用。細胞表面幾乎所有的受體都是手性的。在感染過程中，免疫系統的哨兵利用手性來識別和結合抗原——觸發免疫反應的物質——並啟動抗體生成過程。
到20世紀末，研究人員開始探索反轉手性的想法。1992年，一個團隊報告合成了第一個鏡像蛋白質。這反過來又發出了第一個關於風險的警報：作為對該發現的回應，普渡大學的化學家們簡要指出，鏡像生命有機體如果從實驗室逃逸，將對任何「正常」生命的攻擊免疫。2010年《連線》雜誌一篇強調該領域早期發現的文章指出，如果這樣的微生物能夠進行光合作用，它可能會毀滅我們所知的生命。
史丹佛大學傳染病和微生物學專家 David Relman 表示，當時合成生物學界並沒有認真權衡這些威脅，他是研究腸道和口腔微生物組的先驅。鏡像微生物的想法似乎遠遠超出了蛋白質的實際進展。「這在20年前幾乎是一個純粹的理論論證，」他說。
現在研究格局已經改變。
科學家們正在快速地在細胞用來製造蛋白質和自我複製的機器鏡像方面取得進展。這些組件包括編碼蛋白質配方的DNA；幫助複製遺傳物質的DNA聚合酶；以及將配方傳遞給細胞蛋白質工廠核醣體的RNA。如果研究人員能夠製造出自我複製的鏡像核醣體，那麼他們將擁有生產鏡像蛋白質的有效方法。這可以用作藥物的生物製造方法。但是，嵌入一個自我複製、代謝的合成細胞中，所有這些組件都可能產生鏡像微生物。
當合成生物學家於2019年在維吉尼亞州北部集會時，他們沒有意識到技術進步的速度有多快，即使他們看到了威脅，也可能被推動科學前進的巨大吸引力所掩蓋。Glass說，現在已經很明顯的是，不同學科中與鏡像生命相關的科學家，大多不知道其他科學家在做什麼。化學家不知道合成生物學家在從頭開始創造具有自然手性的鏡像細胞方面取得了如此大的進展。生物學家沒有意識到化學家正在構建越來越大的鏡像大分子。「我們傾向於各自為政，」Glass說。他說，沒有人認真考慮過對早期工作已經提出的免疫系統問題進行檢查。「會議室裡沒有免疫學家或傳染病專家，」Glass回憶起2019年的會議。「我可能是最接近的，因為我研究致病細菌和病毒，」他補充道，但他的工作並不涉及它們如何引起宿主感染。
這些科學家也不知道，就在他們開會的同時，另一場關於鏡像生命的對話正在進行——一場更為黑暗的對話，其重點與發現同樣集中在危險上。大約從2016年開始，一個名為「開放慈善」（Open Philanthropy）的組織的研究人員開始編纂有關災難性生物風險的研究檔案。該組織於2025年更名為Coefficient Giving，資助跨越一系列重點領域的項目；它與一種有爭議的慈善理念「有效利他主義」（effective altruism）有共同之處，該理念主張將資金用於對最多人產生最高效益的項目。雖然這聽起來沒有什麼不妥，但批評者指出，奉獻者用來衡量「有效性」的指標可能會優先考慮長期解決方案，而忽略社會不公或系統性問題。
當開放慈善組織聯繫外部科學家討論生物安全風險時，鏡像生命問題浮現出來。2019年，該組織開始資助Kevin Esvelt的研究，他領導著MIT媒體實驗室的Sculpting Evolution小組，專注於生物安全問題，包括鏡像生命。他開始閱讀相關資料，以確定鏡像生命是否真的值得擔憂。
Esvelt 在2013年因開創使用CRISPR開發基因驅動技術而引起轟動，這項技術可以將引入生物體的基因變化傳播到整個種群。研究人員正在探索其用途，例如，讓蚊子對引起瘧疾的寄生蟲產生抵抗力——從而降低它們傳播給人類的機會。但幾乎在他開發出該工具後，Esvelt就主張不將其用於商業目的，至少在建立適當的保障措施並確定其在對抗瘧疾方面的用途之前。「你真的有權利進行一項實驗，如果你搞砸了，它會影響整個世界嗎？」他在2016年本刊的採訪中問道。在媒體實驗室，Esvelt領導著安全開發基因驅動的努力，這些基因驅動可以在本地部署，但可以防止其在全球傳播。
Esvelt 表示，他經常考慮自給自足的基因工程技術帶來的安全風險，而他的研究讓他懷疑鏡像有機體的威脅尚未得到認真審查。他對微生物生長速率、捕食者與獵物以及微生物之間相互作用的了解越多，對免疫學的了解越多，他就越開始擔心，如果鏡像有機體能夠抵抗自然有機體的先天防禦，一旦逃離實驗室，可能會引起無法控制的感染。
Esvelt說，即使這種病原體的第一個實驗性迭代過於脆弱，無法在環境或人體內生存，但利用現有技術對其進行基因工程改造，使其更具彈性，也是輕而易舉的事。他說，更糟糕的是，其結果可能被武器化。他發現，從2019年到全球毀滅的可能路徑似乎過於直接。
但他並非鏡像生命研究所有科學領域的專家，於是他開始打電話。2022年2月的一個晚上，他在華盛頓特區外的一家餐廳裡，首次向Relman描述了他的擔憂。Esvelt希望Relman能告訴他他錯了，他多年來收集數據時遺漏了什麼。相反，他感到不安。
Relman返回加州後，閱讀了更多關於該技術、風險以及手性在免疫系統和環境中作用的資料。他諮詢了他認識的專家——生態學家、其他微生物學家、免疫學家，他們都是各自領域的領導者——試圖減輕他的擔憂。「我希望他們能說，我已經考慮過這個問題了，我看到了你邏輯上的問題。我認為情況並沒有那麼糟，」他說。「每一次，情況都沒有如我所願。對每個人來說，這都有點新。」
擔憂情緒蔓延開來。Relman與芝加哥大學化學教授 Jack Szostak 和一群研究人員合作，試圖論證鏡像生命不會毀滅人類。該小組還包括明尼蘇達大學的合成生物學家 Kate Adamala。她是個合適的人選：Adamala 在2019年分享了NSF對鏡像生命技術的初步資助。
她也確信風險是真實存在的——並且對自己沒有早點看到這一點感到震驚。「我希望我們能在一個陽光明媚的下午喝咖啡時意識到世界即將終結，但事情並非如此，」她說。「我很尷尬地承認，我甚至不是第一個提出風險的人。」從2023年底到2024年初，這項工作開始形成嚴謹的科學調查。專家們被提出一個假設——即如果鏡像細胞被構建出來，它們將構成生存威脅——並被要求對其提出質疑。目標是證偽該假設。「如果我們錯了，那就太好了，」匹茲堡大學微生物學家、美國微生物學會候任主席 Vaughn Cooper 說。
Relman表示，隨著化學家和生物學家們更多地了解彼此的工作，並開始理解免疫學家關於生物體如何防禦自身的知識，他們開始將這些點聯繫起來，並看到一個不可阻擋的合成威脅的雛形。
一些科學家反駁了世界末日的情景，認為反對鏡像生命的論點提供了「對危險的誇大看法」。
匹茲堡大學免疫學家 Timothy Hand 沒有參加2019年的NSF會議，在2024年聽到鏡像生命時，他最初並不擔心。「哺乳動物的免疫系統具有對任何形狀產生抗體的驚人能力。」「它是不是鏡像又有什麼關係？」但當他仔細研究這個過程時，他看到了抗體產生之前一系列潛在的問題。從識別開始：巨噬細胞，這是免疫系統用來識別和清除入侵者的細胞，它們的表面有手性感測受體。它們用來抓住入侵者的蛋白質也是手性的。這表明，有機體可能被鏡像有機體感染，但無法識別或防禦它。「缺乏先天免疫感測對宿主來說是一種極其危險的情況，」Hand說。
到2024年初，Glass也開始感到擔憂。Relman和開放慈善組織的結構生物學家 James Wagstaff 拜訪了他，討論使用合成細胞技術——Glass的專長——來構建鏡像生命的可能性。「起初我認為，這不可能是真的，」Glass說。他們討論了論點和反論點。「事情進行得越多，我就越感到不適，」他說。「這讓我意識到，我過去20年大部分時間裡所做的工作，可能正在為這個難以置信的災難鋪平道路。」
在2024年下半年，日益壯大的科學家團隊整理了報告，並在《科學》雜誌上撰寫了政策論壇文章。Relman向白宮的政策制定者和國家安全界人士進行了簡報。研究人員會見了美國國立衛生研究院和國家科學基金會。「我們向聯合國、英國政府、新加坡政府、巴西的科學資助組織進行了簡報，」Glass說。「我們間接與中國政府進行了接觸。我們試圖不讓任何人措手不及。」
一年半後，這項推動產生了影響。聯合國教科文組織建議對創造鏡像生命細胞採取預防性全球暫停措施，包括阿爾弗雷德·P·斯隆基金會在內的主要科學資助慈善組織已宣布，他們將不資助導致鏡像微生物的研究。《原子科學家公報》在其最新的末日鐘報告中強調了對鏡像生命的考慮。3月，聯合國秘書長科學諮詢委員會發布了一份簡報，強調了風險——例如，指出最近在構建鏡像分子方面的進展可能會降低創造鏡像微生物的成本。
「我認為在這個階段，沒有人真正相信我們應該創造鏡像生命，基於現有的證據，」MBDF的負責人James Smith說，該非營利組織專注於評估鏡像生命的風險，由Coefficient Giving、Sloan基金會和其他組織資助。Smith說，目前的挑戰是科學家們與政策制定者和生物倫理學家合作，弄清楚應該允許多少鏡像生命研究，以及誰將執行這些規則。
並非所有人都相信鏡像有機體構成生存威脅。在未對鏡像微生物進行實驗的情況下，很難驗證關於它們在免疫系統或更廣闊世界中表現的預測。一些科學家反駁了世界末日的情景，認為反對鏡像生命的論點提供了「對危險的誇大看法」。其他人則指出，一種叫做糖胺聚醣的碳水化合物已經以左手和右手形式存在——甚至在病原體中也是如此——而且免疫系統可以識別兩者。他們說，專注於免疫系統與鏡像分子之間相互作用的實驗，有助於闡明鏡像有機體的風險並減少不確定性。
即使在那些相信最壞情況可能發生的人中，研究人員仍然對劃定界限存在分歧。哪些調查應該被允許，哪些應該被禁止？
德克薩斯大學奧斯汀分校的生物技術專家和合成生物學家 Andy Ellington 認為鏡像有機體不會很快實現。即使實現了，他也不確定它們是否會構成威脅。「如果人類將遭受傷害，這在我名單上的位置是第382位，」他說。但同時，他說這是一個複雜的問題，值得進一步研究，他希望對話能夠繼續：「我們正在一個充滿未知數的領域運作，以至於我們很難進行風險評估。」
即使在那些相信最壞情況可能發生的人中，研究人員仍然對劃定界限存在分歧。哪些調查應該被允許，哪些應該被禁止？
明尼蘇達大學的Adamala等人認為，核醣體是細胞中將氨基酸鏈轉化為蛋白質的工廠，這是一個自然的界線。核醣體將是創造一個自我複製有機體的關鍵成分，Adamala說，一旦鏡像核醣體到位，通往那裡的道路將相當直接。但西湖大學的Zhu等人則反駁說，開發鏡像核醣體是值得的，因為它們可能比傳統的化學方法更有效地生產醫學上有用的肽和蛋白質。他認為，這種技術與創造一個活的合成有機體之間存在明顯的區別和根本性的差距。「區分鏡像分子生物學和鏡像生命至關重要，」他說。話雖如此，他指出，許多含有非天然成分的合成分子和有機體，包括但不限於鏡像子集，可能對健康構成風險。他說，研究人員應該專注於開發全面的指南來應對這些風險——而不僅僅是鏡像分子帶來的風險。
即使確切的風險仍然不確定，Esvelt仍然比以往任何時候都更確信這項工作應該暫停，也許是無限期地暫停。他說，沒有人認真地驗證過鏡像生命可能毀滅一切的假設。他指出，主要的疑問不在於鏡像生命是否危險；它們更多地與確定哪個細菌——包括它編碼的基因、它的食物、它如何逃避免疫系統的哨兵——可能導致最嚴重的後果有關。「失去一切的風險，就像人類的整個未來被整合到時間裡，不值得經濟的任何一小部分。你不能隨便玩弄這種生存威脅，」他說。
在某些方面，科學家們以前也經歷過這樣的情況，制定研究的規則和限制。例如，在COVID-19大流行開始兩年後，世界衛生組織發布了生物研究風險管理指南。但歷史要悠久得多：可怕的人體實驗事件導致了機構審查委員會的設立，以提供道德監督。20世紀70年代初，為了應對實驗室感染和生物戰日益增長的擔憂，美國疾病控制與預防中心設立了生物安全等級（BSLs），這些等級規範了對潛在危險生物實驗的研究。
1975年——在重組DNA研究的黎明時期，這項研究允許研究人員將一個生物體的遺傳物質轉移到另一個生物體中——遺傳學家們在加州太平洋格羅夫的Asilomar會議中心集會，制定了規範這項工作的規則。人們擔心，如果某種病毒或細菌，經過基因工程改造具有使之對人類特別危險的特徵，從實驗室逃逸會發生什麼。科學家們同意自我施加限制，例如在新的安全指南到位之前暫停研究。作為會議的結果，1976年6月，NIH發布了規定，其中規定了與rDNA實驗相關的風險，並將其與新採用的BSL系統對齊。
Asilomar會議經常被譽為科學自我管理的成功典範。但這種看法反映了一種傾向，即透過懷舊的眼光回憶這次會議。「事實上，它非常混亂且充滿人性，」萊斯大學的科學史學家 Luis Campos 說。同樣才華橫溢的諾貝爾獎得主們在是否限制rDNA研究的問題上爭論不休。技術討論佔據了主導地位；關於誰將受到該技術影響的討論卻缺失了。Campos說，直到律師們提到責任和實驗室洩漏問題，會議才開始制定指導方針。
目前尚不清楚這些源於現有技術已證實風險的自我管理範例，是否能為鏡像生命社群提供有用的教訓。三個相互競爭的未來圖景正在浮現：鏡像生命可能不可能實現，可能可以實現但沒有威脅，或者可能可以實現並能夠毀滅地球上所有生命。
科學家們可能因為恐懼和猜測而自我審查。對一些人來說，停止這項工作是必要且緊迫的；對另一些人來說，這是毫無必要的限制。顯而易見的是，關於如何處理鏡像生命的問題既具有啟發性又令人迷失方向，促使科學家們不僅審視他們當前的研究，還審視其可能導向的方向。這是未知的領域。
Stephen Ornes 是一位居住在田納西州納什維爾的科學作家。
更正：本文早期版本錯誤地指出 David Relman 向美國國家安全局進行了簡報。Relman 表示他向國家安全界人士進行了簡報。本文也更新了，以闡明 Coefficient Giving 作為一個組織及其鏡像生命調查的時間線。
本文是我們2026年5月/6月刊的一部分。
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