ミラーライフ: 実験室で操作された細菌の脅威をめぐって科学者たちが衝​​突

モデリング研究によると、自然界の分子の鏡像に基づいた微生物は、実験室の外では生き残るのに苦労するだろう。そのためには、「鏡の餌」の準備ができているか、自分自身を養うための新しい方法が必要です。

しかし、この研究は、いわゆる鏡のような暮らしに伴う深刻なリスクを過小評価している可能性があると警告する、この研究分野の他の専門家からの反発を招いた。

DNA やタンパク質などの多くの生体分子はキラルです。これは、それらが左手型または右手型のいずれかで存在できることを意味します。左手と右手と同様、これらは互いの鏡像であり、固定することはできません。しかし、地球上のすべての生命は右巻きの DNA 分子と左巻きのタンパク質分子を使用しているため、細胞機構が適切に適合することができます。

まだ技術的には不可能ですが、分子の親和性、つまりキラリティーが逆転した生物を作り出すことがいつか可能になるかもしれません。 2024 年、38 人の科学者が論文を発表しました。 科学 このような生物がもたらす危険性を理由に、ミラーライフを生み出す作業を中止するよう呼びかけています。たとえば、免疫システムがミラーバクテリアを認識して防御できない可能性があります。

新しい研究で、ニューメキシコ州サンタフェ研究所のリカルド・ソラ氏らは、地球の生物圏に少数のミラー生物の集団が出現した場合に何が起こるかを調査した。彼らはコンピューター モデリングを使用して、現実世界のさまざまなシナリオにおいて鏡の生命体にどのような制約が課されるかを決定しました。

ミラーライフが脅威となるには、まずミラーライフが何らかの自立した方法で存在できる必要がある、とソラ氏は言う。ミラー生物が克服しなければならない最大の障害は、生命体は自分たちと同じキラリティーを持つ分子で構成された食物しか消化できないということです。

「鏡の生物とともに『鏡の食べ物』を専用に加工したことは想像できる。しかし、それは問題を解決するのではなく、問題を動かすことになる」とソラは言う。 「ミラー生物圏には、孤立した栄養素だけでなく、ミラー糖、ミラーアミノ酸、ミラー脂質などのミラーキラル生体分子を大量に生産できる継続的な産業インフラも必要です。」

研究チームのモデルは、ミラー生物が人工給餌システムを備えた管理された実験室や産業条件下で一時的に生存できるかどうかではなく、実際の生態系に自律的に確立できるかどうかを特に取り上げた。

「私たちの見解では、ミラーライフはさまざまな生態学的条件において非常に困難な障壁に直面する可能性が高く、樹立の成功は困難になるだろう」とソラ氏は言う。 「しかし、長期的な進化のダイナミクスや、免疫システムがミラー生物とどのように相互作用するかについてのより現実的なモデルなど、さらなる分析を必要とする重要な未解決の疑問がまだ残っています。」

この研究は査読前にプレプリント サーバーに公開されました。しかし、ミラーライフを研究している科学者のグループは、すでにこの記事の修正を求める声明で返答している。

この声明の著者の一人であるペンシルベニア州ピッツバーグ大学のヴォーン・クーパー氏は次のように述べた。 新しい科学者 ミラーバクテリアは栄養的な不適合のため、最初はネイティブバクテリアよりもゆっくりと成長しますが、ミラーバクテリアの成長をサポートできる非キラルな栄養素がたくさんあるということです。 「さらに、ミラーセル集団は急速に進化して新しい条件に適応し、本質的に第二の生命の樹を生み出すでしょう」とクーパー氏は言う。

この研究はまた、在来生物が環境によりよく適応し、ミラー生物と競合するため、地球上に存在する生物多様性が侵略に対する「ファイアウォール」として機能することを示唆している。ミラーバクテリアの場合、免疫系は依然としてそれらを異物として認識する可能性があるとSolaらは主張する。

しかしクーパー氏は納得していない。 「捕食者のいない侵入者に対する生物多様性の生態系の脆弱性を指摘する侵入生物学の例は無数にあります」と彼は言う。

ミネソタ大学のケイト・アデラ、2024年のメンバーの1人 科学 論文によると、同じキラル分子を含む食料供給がミラー生物にとっての制限要因となるというソーレ研究チームの指摘は正しいという。 「これは、あらゆる自然環境において、生命が外見上直面する固有の不利な点です」と彼女は言います。

しかし、そのような生物が光合成によって自らの食物を作る方法があると彼女は指摘する。また、天然に存在するキラル分子を利用するように操作することもできます。 「そのような生物を作り出すのは非常に難しいでしょうが、想像することは不可能ではありません」とアデラ氏は言う。 「それでは、広範な体制を『非常にありそうもない』とレッテルを貼る背後にある論理が理解できません。」

ソラ氏は、ミラー生物が非キラル栄養素を利用したり、光合成を利用したりする可能性をチームが検討したと述べているが、依然として同じ生態学的課題に直面するだろうと主張する。

「重要な問題は、一部の栄養素が利用可能かどうかではなく、既存の生物圏と競合しながら長期的なプラスの成長を維持するのに十分なアクセスができるかどうかです」と彼は言う。 「たとえミラー生物が限られたアキラル化合物で生き延びることができたとしても、資源の低品質、希釈、競争、天然に入手可能なキラル生体分子の大部分を効率的に処理できないことなど、依然として厳しい生態学的制約に直面することになるでしょう。」

キングス・カレッジ・ロンドンのフィリッパ・レンゾス氏は、ミラーライフは将来の当然の懸念だが、差し迫った生物学的リスクから注意をそらすべきではないと述べている。 「正しい対応とは、パニックでも一時解雇でもない。慎重な上流のガバナンス、危険な作業を巡る明確な一線、当面の生物学的・生物学的優先事項を押し付けない、相応の研究課題である」と彼女は言う。

「この記事が生態学的制約を主張しているという事実は、ガバナンスの必要性を排除するものではありません。むしろ、なぜガバナンスが証拠に基づいて適応的である必要があるのか​​を示しています。どの仮定がリスクを引き起こしているのか、不確実性はどこにあるのか、そしてどのような取り組みが状況を根本的に変えるのかを理解する必要があるのです」とランゾス氏は言う。