SKUPINA znanstvenika, među kojima je i nekoliko nobelovaca, upozorila je nedavno da bi istraživanja sintetskih organizama koji se nazivaju "zrcalnim životom" mogla izbrisati život i ekosustave na Zemlji.

Rad koji detaljno iznosi te zabrinutosti objavljen je nedavno u časopisu Science.

Što je kiralnost, a što zrcalni život?

Što je to zrcalni život i što je u tom kontekstu kiralnost?

Kemičar Tomislav Portada s Instituta Ruđer Bošković kaže da je kiralnost svojstvo predmeta da se ne može preklopiti sa svojom zrcalnom slikom.

"Za predmete koji imaju to svojstvo kažemo da su kiralni. Kiralne su npr. puževe kućice, vijci i spirale. Za predmete koji nisu kiralni kažemo da su akiralni, npr. lopta, valjak itd. Riječ kiralnost potječe od grčke riječi cheir, što znači ruka, jer je i ruka kiralna. Kiralni predmeti javljaju se u dva oblika koje možemo nazvati lijevi i desni.

I molekule mogu biti akiralne ili kiralne. Akiralne molekule su npr. molekule metana, vode, kisika, ugljikovog monoksida i dioksida, dušika itd. Kiralne su npr. molekule većine aminokiselina, šećera, nukleinskih kiselina itd.", tumači Portada.

Kako ćemo znati je li neka molekula kiralna ili nije?

Portada kaže da trebamo pokušati zamisliti njezinu zrcalnu sliku.

"Ako se zrcalna slika razlikuje od izvorne molekule, onda je molekula kiralna. Ako se ne razlikuje, onda je akiralna. Sva do danas poznata živa bića, pa tako i ljudi, građena su od kiralnih molekula, i to kiralnih molekula točno određene kiralnosti. Većina lijekova i drugih biološki aktivnih spojeva također su kiralni spojevi", pojašnjava Portada.

Upozorenje znanstvenika

Što bi se dogodilo kada bi se pojavili organizmi koji bi u cijelosti bili suprotne kiralnosti, tzv. zrcalni život?

Termin zrcalni život odnosi se na organizme čije bi građevne molekule bile kiralno suprotne od onih prisutnih u postojećem ekosustavu.

Zamislite organizme čiji su proteini desnoruki umjesto uobičajenih ljevorukih, a DNA ljevoruka, umjesto uobičajeno desnoruka. Ako je kiralnost nekog proteina kriva, on primjerice neće moći međudjelovati s partnerskim receptorima na stanicama, što pak znači da neće moći prenositi signale, pokretati ili zaustavljati određene stanične procese ili pokretati reakcije imunosnog sustava.

Znanstvenici u novom radu upozoravaju da bi istraživanja zrcalnog života stoga mogla imati katastrofalne posljedice, uključujući izumiranje života na Zemlji kada bi neki takvi organizmi pobjegli iz laboratorija ili kada bi bili namjerno stvoreni i pušteni.

U svojem podrobnom izlaganju tumače da su neki znanstvenici već ranije upozorili na određene opasnosti od zrcalnog života, no ističu da dosad nije provedena sveobuhvatna analiza tih rizika. Potreba za njom, ističu, porasla je s napretkom ključnih tehnologija koje sve više omogućuju stvaranje zrcalnog života.

Grupa koja stoji iza analize uključuje stručnjake iz sintetske biologije, fiziologije i imunologije ljudi, životinja i biljaka, mikrobne ekologije, evolucijske biologije, detekcije života na planetima, biološke sigurnosti, globalnog zdravlja i oblikovanja politika, kao i istraživače koji su stvaranje zrcalnog života dugo smatrali svojim dugoročnim ciljem.

Skupina je u svom radu nastojala kvalitativno procijeniti izvedivost i rizike stvaranja zrcalnih bakterija, uzimajući u obzir čimbenike poput vrste, razmjera i vjerojatnosti potencijalnih šteta, lakoće slučajnih ili namjernih zloupotreba te učinkovitosti mogućih protumjera.

U svojem radu fokusirali su se samo na zrcalne bakterije, no ističu da bi se mnogi od razmatranih aspekata mogli odnositi i na druge oblike zrcalnog života.

Bakterije neuhvatljive za obrambeni sustav

Znanstvenici su identificirali nekoliko potencijalnih prijetnji.

Jedna se temelji na činjenici da imunosni sustav prepoznaje prijeteće organizme poput bakterija i virusa, uglavnom samo ako je njihova kiralnost ispravna. Tvrde da bi zrcalni organizmi, zbog svoje različite orijentacije, mogli izbjeći imunosne odgovore, što bi im omogućilo nekontrolirano širenje u ljudskom tijelu.

Drugi problem je u tome što prirodni predatori, poput ameba ili bakteriofaga (virusa koji inficiraju bakterije), ne bi mogli prepoznati zrcalne bakterije kao hranu ili plijen. To bi omogućilo da se zrcalni organizmi slobodno šire kroz ekosustave.

Kako blizu smo stvaranju zrcalnih organizama?

Iako tehnologija potrebna za stvaranje zrcalnih organizama još ne postoji (ona je najmanje 10 godina od nas), znanstvenici su već ostvarili neke značajne korake u tom smjeru. Istraživači već sada mogu sintetizirati zrcalne biomolekule, poput DNA i proteina, a 2010. tim iz Instituta J. Craig Venter (JCVI) stvorio je prvu stanicu s potpuno sintetičkim genomom.

Prema Katarzyni Adamali, sintetskoj biologinji sa Sveučilišta Minnesota, koja je i koautorica novog članka, sve potrebne komponente za izgradnju zrcalne stanice već su poznate.

Koristi i opasnosti istraživanja zrcalnog života

Istraživanje zrcalnih organizama u početku je bilo motivirano potencijalnim koristima.

Primjerice, zrcalne biomolekule mogle bi se koristiti u medicini za stvaranje lijekova otpornih na degradaciju u ljudskom tijelu. Budući da ih naši biološki procesi ne bi mogli razgraditi, takvi lijekovi mogli bi trajati dulje i izazivati manje nuspojava.

Slično tome, zrcalni mikroorganizmi mogli bi služiti kao bioreaktori za proizvodnju antibiotika i drugih spojeva, jer ih prirodni predatori ne bi mogli inficirati.

No upravo su te potencijalne koristi postale izvor zabrinutosti. Zrcalni organizmi koji mogu izbjeći imunosne sustave također bi mogli uzrokovati smrtonosne infekcije, a njihova otpornost na prirodne predatore mogla bi im omogućiti nekontrolirano širenje u okolišu.

Koliko je opasnost realna?

Dok neki stručnjaci upozoravaju na ozbiljne rizike, drugi smatraju da je prijetnja preuveličana.

Primjerice, molekularni biolog Andrew Ellington, sa Sveučilišta Texas u Austinu, smatra da bi zrcalne bakterije bile uvelike hendikepirane u našem svijetu. Njihova kiralna različitost onemogućila bi im korištenje prirodnih hranjivih tvari, čime bi im šanse za preživljavanje bile minimalne.

No studija koju su objavili zabrinuti znanstvenici tvrdi suprotno. Prema njima, postoje dovoljne količine hranjivih tvari koje bi zrcalni organizmi mogli iskoristiti za preživljavanje i širenje.

Svaka tehnologija može koristiti i štetiti

Portada ističe da svako istraživanje, otkriće i napredak ima potencijal napraviti korist i štetu.

"Kada govorimo o šteti, ona može biti namjerna, primjerice kada bi se neko otkriće koristilo za ratovanje ili terorizam, ili slučajna, kada se nešto otme kontroli ili uzrokuje neželjene posljedice koje nismo predvidjeli. U kontekstu potencijalnog stvaranja zrcalnog života, smatram da je dobro i korisno da se raspravlja o mogućim opasnostima. No ipak, ja bih se ovdje više priklonio mišljenju Andrewa Ellingtona, koji smatra da su opasnosti preuveličane. Smatram da nam u ovom trenutku veća opasnost prijeti od nekih drugih tehnologija, primjerice od umjetne inteligencije. Naravno, dopuštam mogućnost da sam u krivu, jer je teško predvidjeti budućnost", priznaje Portada.

Zašto je važno reagirati sada?

Autori članka pozivaju znanstvenu zajednicu, kreatore politika i društvo na široku raspravu o potencijalnim posljedicama dok još ima vremena za to. Preporučuju da se istraživanja na stvaranju zrcalnih bakterija zaustave dok se ne dokaže da ne predstavljaju iznimnu opasnost.