2019 年 2 月，大约 30 位合成生物学家和伦理学家聚集在北弗吉尼亚一处会议中心，集思广益，思考那些高风险、前沿、诱人到难以拒绝的研究方向，以及确定美国国家科学基金会（NSF）应该资助哪些这类项目。
会议结束时，他们锁定了一个极具吸引力的候选方向：制造“镜像”细菌。如果这些实验室合成的微生物真能造出来，它们的结构和组织方式会和普通细菌一样，只有一个重要区别：像蛋白质、糖类和脂质这类关键生物分子，会是自然界中对应分子的镜像形态。DNA、RNA 和许多其他构成生命细胞的组件都是“手性”的——它们的结构天生带有固定的旋转方向，就像左手和右手互为镜像却无法重合，它们的镜像会朝相反的方向扭转。
研究人员对这个前景激动不已。“所有人都觉得这酷毙了，”加州拉荷亚 J. Craig Venter 研究所的合成生物学家约翰·格拉斯（John Glass）说。他参加了 2019 年的那次研讨会，本人是合成细胞开发领域的先驱。这是“一个难度惊人的项目，可能会让我们了解如何设计和构建细胞的全新知识，或者关于地球生命起源的新线索”。这群人还看到了巨大的医疗潜力。镜像微生物或许可以被工程化改造成生物工厂，生产出可作为新型药物基础的镜像分子。理论上，这类疗法可以发挥与天然对应物相同的功能，又不会引发不必要的免疫反应。
会议结束后，这些生物学家建议 NSF 资助几个研究团队来开发工具、开展初步实验，开启一条通往“镜中世界”的道路。这种兴奋在全球蔓延，中国国家自然科学基金委也资助了镜像生物学的重大项目，德国联邦研究、技术与空间部（Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt）也是如此。
五年后，到 2024 年，许多参加过那次 NSF 会议的研究人员已经反悔了。他们相信，在可预测的未来，最糟糕的情况是，镜像生物可能引发一场灾难性事件，威胁到地球上每一种生命形式——它们将在没有天敌的情况下疯狂增殖，躲过人类、植物和动物的免疫防御。
过去两年里，他们一直在拉响警报。2024 年 12 月，他们在《科学》（Science）上发表了一篇文章，并附上一份长达 299 页的技术报告，讨论了可行性和风险。他们撰写评论文章，召开专家小组，还共同创办了“镜像生物学对话基金”（Mirror Biology Dialogues Fund，MBDF）——一家由多方资助的非营利组织，专门支持理解和应对相关风险的工作。这一议题获得了大量媒体关注，也在化学家、合成生物学家之间引发了讨论，甚至蔓延到生物伦理学家和政策制定者之中。
然而很少有人关注的是，这件事是怎么走到今天这一步的，以及关于这种潜在威胁目前还有哪些不确定性。创造一个镜像生命体将极其复杂且昂贵。虽然科学界正在严肃对待这个警报，一些科学家仍怀疑短期内是否可能造出镜像生物。“假想中的镜像生物创造，远远超出当下科学的能力范围，”西湖大学的分子生物学家朱听说。他的实验室专注于合成镜像肽和其他分子。朱听和其他人都呼吁同行不要让推测和焦虑主导决策，并认为现在就号召全面暂停早期研究为时过早——他们认为这些研究可能带来医学上的益处。
但那些举起警旗的研究人员描述了一条、甚至多条通向镜像生命诞生的路径，他们认为，我们迫切需要护栏，来判断哪些镜像生物学研究仍然可以安全进行。这意味着他们正在面对一个别人在过去几十年里多次遇到、结果参差不齐的问题，一个在科学方法里找不到现成答案的问题：当科学家在自己的研究中看到世界末日的影子时，他们应该怎么做？
法国化学家、微生物学家路易·巴斯德（Louis Pasteur）是第一个意识到生物分子自带“手性”的人。19 世纪末，他将所有生命物种描述为“宇宙不对称性的函数”。他思索着：如果能把这些手性组件换成它们的镜像，会发生什么？
科学家如今已认识到，手性是生命本身的核心，尽管没人知道为什么。在人类身上，构成蛋白质的 20 种所谓“标准”氨基酸中有 19 种是手性的，而且手性方向一致（例外是甘氨酸，它是对称的）；蛋白质的功能与其形状紧密相关，它们大多通过手性结构与其他分子相互作用；细胞表面几乎所有受体都是手性的，感染发生时，免疫系统的哨兵利用手性来检测和结合抗原（引发免疫反应的物质），启动抗体制造流程。
到 20 世纪末，研究人员开始探索“反转手性”这个念头。1992 年，一个团队报告合成了第一个镜像蛋白质。这件事随即引发了关于风险的第一次警告——普渡大学的化学家指出，如果镜像生命体从实验室逃出，它们将对任何来自“正常”生命的攻击免疫。2010 年《连线》杂志的一篇文章介绍该领域的早期发现时提到，如果这样的微生物发展出光合作用能力，它可能会抹去我们所知的全部生命。
合成生物学界当时并没有认真权衡这些威胁，斯坦福大学的专家大卫·雷尔曼（David Relman）说。他横跨传染病与微生物学研究，也是肠道和口腔微生物组研究的开拓者。在他看来，镜像微生物的概念在当时看起来远远超出蛋白质研究的实际进展。“20 年前，这几乎只是个纯理论的论点，”他说。
但现在，研究格局已经变了。
科学家在细胞制造蛋白质和自我复制所使用的那一整套机制的镜像版本上，正快速取得进展。这些组件包括 DNA（编码蛋白质配方）、DNA 聚合酶（帮助复制遗传物质）和 RNA（把配方送到细胞的蛋白质工厂核糖体）。如果研究人员能制造出能够自我复制的镜像核糖体，他们就有了高效生产镜像蛋白质的方法。这可以作为疗法的生物制造手段。但如果把这些组件嵌入一个能自我复制、能进行代谢的合成细胞里，就有可能孕育出一个镜像微生物。
2019 年那群合成生物学家聚集在北弗吉尼亚时，他们并没有意识到这项技术推进得有多快。即便他们看到了威胁，也可能被“把科学向前推进”这种耀眼的吸引力所遮蔽。格拉斯说，现在已经看得很清楚的是：研究镜像生命涉及多个学科，但这些领域的研究者各干各的，根本不清楚隔壁领域已经走到了哪一步：化学家不知道合成生物学家在从零开始制造具有天然手性的合成细胞上已经取得了多大进展，生物学家也没意识到化学家在不断构建更大的镜像大分子。“我们倾向于各自为阵，”格拉斯说。而且没人想到要认真审视此前针对早期研究提出过的免疫系统担忧。“房间里没有免疫学家，也没有传染病学家，”格拉斯回忆 2019 年的会议时说，“我可能是最接近的一个，因为我研究致病细菌和病毒，”但他的工作并不涉及这些病原体如何在宿主体内引发感染。
这些科学家当时也不知道，在差不多同一时期，另一场关于镜像生命的对话正在发生。大约从 2016 年起，非营利组织 Open Philanthropy 的研究人员开始整理关于灾难性生物风险的研究档案。这个组织于 2025 年更名为 Coefficient Giving，资助多个领域的项目，信奉一种存在争议的慈善哲学——“有效利他主义”，主张把钱投给潜在收益最大、能惠及最多人的项目。
Open Philanthropy 生物安全小组里有人建议调查一下镜像生命带来的风险。2019 年，该组织开始资助凯文·埃斯维尔特（Kevin Esvelt）研究生物安全议题，包括镜像生命。埃斯维尔特在 MIT 媒体实验室领导一个名为 Sculpting Evolution 的研究小组，专注于基因驱动等可自我传播的生物技术的安全开发，他开始翻阅资料，看看镜像生命是否值得担心。
埃斯维尔特 2013 年曾因率先用 CRISPR 开发“基因驱动”技术而引起关注。这项技术可以让引入某个生物体的基因变化在整个种群中扩散开来。研究人员正在探索它的各种用途，比如让蚊子对引起疟疾的寄生虫产生敌意，从而降低它们传播给人类的概率。但几乎在这项技术开发出来之后，埃斯维尔特立刻主张不要用它来营利——至少要等到有合适的安全措施到位、它在抗疟疾中的作用被证实之后。“你真的有权进行一场‘搞砸了就会影响整个世界’的实验吗？”他在 2016 年接受本刊采访时问道。在媒体实验室，埃斯维尔特主导的工作是开发可以在局部部署、但不会全球扩散的安全基因驱动。
埃斯维尔特说，他常常思考自维持、基因工程技术带来的安全风险，相关研究让他怀疑镜像生物的威胁还没被认真探讨过。他对微生物增长速率、捕食者与猎物、微生物之间相互作用以及免疫学了解得越深，就越担心一件事：如果镜像生物能免疫天然生物的固有防御，一旦它们逃出实验室，就可能造成无法阻止的感染。
即便第一个实验版本的这种细菌脆弱到无法在环境或人体中存活，埃斯维尔特说，用现有技术对它进行基因改造，让它变得更强韧，也并非难事。更糟的是，他说，这样的产物可能被武器化。
但他并不是镜像生命涉及的所有科学领域的专家，于是他开始打电话咨询别人。2022 年 2 月的一个夜晚，在华盛顿特区郊外的一家餐厅，他第一次向雷尔曼描述了自己的担忧；埃斯维尔特希望雷尔曼会告诉他“你错了”，说他在多年的数据搜集中漏掉了什么，但雷尔曼反而陷入了困扰。
雷尔曼回到加州后，读了更多关于这项技术、风险以及手性在免疫系统和环境中扮演什么角色的资料。他向自己熟悉的生态学家、其他微生物学家、免疫学家们一一求证，试图打消自己的担心。“我希望他们能说：我想过这个问题，我看到你的逻辑有漏洞。我看出这其实没那么糟，”他说，“结果每一次都没有。每个人都觉得这对他们来说是全新的东西。”
担忧开始蔓延。雷尔曼和芝加哥大学化学教授杰克·绍斯塔克（Jack Szostak）以及一群研究人员合作，试图构建一个“镜像生命不会抹去人类”的论证。这个小组里包括明尼苏达大学的合成生物学家凯特·阿达马拉（Kate Adamala），阿达马拉 2019 年曾分享过 NSF 那笔用于探索镜像生命技术的初始资助。
她也被说服，相信风险是真实存在的，并且对自己此前没有看到这一点感到瞠目。“我希望有那么一个阳光明媚的下午，我们一边喝咖啡一边意识到世界要完了，但事情不是这样发生的，”她说，“我不好意思承认，甚至不是我第一个提出风险的。”从 2023 年底到 2024 年初，这项工作开始呈现出严谨科学调查的形态。专家们面前摆着一个假设——一旦镜像细胞被造出来，它们将构成生存威胁——并被要求去挑战它。目标是证伪这个假设。“如果我们是错的，那当然是再好不过，”匹兹堡大学微生物学家、美国微生物学会候任主席沃恩·库珀（Vaughn Cooper）说。
雷尔曼表示，随着化学家和生物学家对彼此的工作了解得更多，并开始理解免疫学家关于生物体如何防御自己的知识，他们开始把点连成线，看到一幅正在浮现的图景——一种无法阻止的合成威胁。
匹兹堡大学免疫学家蒂莫西·汉德（Timothy Hand）没有参加 2019 年的 NSF 会议，2024 年他刚听说镜像生命时并不担心。“哺乳动物的免疫系统有一种惊人的能力，可以针对任何形状制造抗体，”他说，“是不是镜像又有什么关系？”但当他更仔细地研究这一过程后，他看到了在抗体产生之前的上游就可能出现一连串问题。先看检测环节：免疫系统用来识别和处置入侵者的细胞巨噬细胞，表面使用的是手性感应受体，它们用来抓住入侵者的蛋白质也是手性的。这意味着一种可能：生物体可能被镜像生物感染，但无法检测到、也无法防御它。“缺乏固有免疫感知，对宿主来说是极其危险的局面，”汉德说。
到 2024 年初，格拉斯也开始担心。雷尔曼和来自 Open Philanthropy 的结构生物学家詹姆斯·瓦格斯塔夫（James Wagstaff）前往 Venter 研究所拜访他，讨论利用合成细胞技术构建镜像生命的可能性。“起初我以为，这不可能是真的，”格拉斯说。他们逐条梳理论点和反论点。“讨论越往下，我越觉得不舒服，”他说，“这让我意识到，我过去 20 年里所做的大部分工作，可能正在把世界推向一场难以想象的灾难。”
2024 年下半年，这个逐渐壮大的科学家群体完成了那份技术报告，并在《科学》杂志上发表了政策论坛文章。与此同时，他们开始密集地向各国政府和国际组织发出警告。雷尔曼向白宫和国家安全界人士做了简报，研究人员与 NIH 和国家科学基金会分别会面。“联合国、英国政府、新加坡政府、巴西的科研资助机构，我们都做了简报，”格拉斯说，“我们还通过间接渠道和中国政府沟通过。我们尽量不让任何一方措手不及。”
一年半过去，这一推动已经产生了影响：联合国教科文组织建议在全球范围内预防性地暂停创造镜像生命细胞的工作；资助科学研究的多家大型慈善机构，包括艾尔弗雷德·P·斯隆基金会（Alfred P. Sloan Foundation），已宣布不再资助可能导致镜像微生物诞生的研究；《原子科学家公报》在最新一期关于末日时钟的报告中，把镜像生命列入了考量因素；今年 3 月，联合国秘书长科学顾问委员会发布了一份简报强调相关风险，指出近期在构建镜像分子方面的进展可能会降低创造镜像微生物的成本。
“基于现有证据，我认为现在几乎没有人还相信我们应该制造镜像生命。”MBDF 的负责人、科学家詹姆斯·史密斯（James Smith）说。MBDF 由 Coefficient Giving、斯隆基金会和其他组织资助，专注于评估镜像生命的风险。史密斯说，现在的挑战是科学家如何与政策制定者和生物伦理学家合作，判断多少镜像生命研究可以被允许，以及由谁来执行这些规则。
不是所有人都相信镜像生物会构成生存威胁。如果不真的做实验，就很难验证关于镜像微生物如何应对免疫系统及其他领域的预测。一些科学家反对“末日情景”的说法，认为反对镜像生命的论点对危险给出了“夸大的评估”；还有人指出，叫做聚糖的一类碳水化合物本来就同时存在左旋和右旋两种形态，免疫系统两种都能识别。他们认为，聚焦免疫系统与镜像分子相互作用的实验，可以帮助厘清镜像生物的风险，减少不确定性。
即使在那些相信最坏情景可能发生的研究人员之中，大家在线该划在哪里也还有分歧。哪些研究可以做，哪些必须禁止？
德州大学奥斯汀分校的生物技术与合成生物学家安迪·埃林顿（Andy Ellington）不认为镜像生物短期内会成真，即便成真，他也不确定它们会构成威胁。“如果说会有什么东西伤害到人类，这件事大概排在我列表的第 382 位，”他说。但与此同时，他也觉得这是一个值得继续研究的复杂议题，希望相关讨论继续下去：“我们在一片有太多未知的领域里行动，对我们来说做风险评估非常困难。”
即便在相信最坏情景可能成真的人之中，对“界限应该设在哪里”也还存在分歧。哪些研究可以被允许，哪些必须被禁止？
明尼苏达大学的阿达马拉等人认为，核糖体是一条自然的分界线。核糖体是把氨基酸链转化为蛋白质的细胞工厂，会是制造自我复制生物体的关键原料。阿达马拉说，一旦镜像核糖体到位，通往镜像生命的路径将相当直接。但西湖大学的朱听等人反驳说，开发镜像核糖体是值得的，因为它们有可能比传统化学方法更高效地生产医学上有用的肽和蛋白质。他看到这种技术与创造一个活的合成生物体之间有清晰的区别、根本性的鸿沟。“区分镜像分子生物学与镜像生命至关重要，”他说。不过他也指出，不仅仅是镜像这个子集，许多含有非天然成分的合成分子和生物体都可能带来健康风险。研究人员应当专注于制定覆盖此类风险的整体准则，而不是只针对镜像分子。
即使确切的风险仍然不明朗，埃斯维尔特比以往任何时候都更坚信这项工作应当暂停，也许是无限期地暂停。他说，没有人真正意义上挑战过“镜像生命可能抹去一切”这个假设。主要的不确定性不在于镜像生命是否危险，他指出，更多地在于识别哪一种细菌——包括它编码哪些基因、吃什么、如何躲过免疫系统的哨兵——会带来最严重的后果。“面对有可能失去一切的风险，我认为不值得用任何一小部分经济利益去换。”他说。
在某种意义上，科学家曾经走过这条路，制定研究规则和边界。比如新冠疫情开始两年后，世界卫生组织发布了管理生物学研究风险的指南。但这段历史其实深得多：骇人听闻的人体实验事件促成了机构审查委员会的设立，为研究提供伦理监督。1970 年代初，针对实验室感染和生物战日益扩散的担忧，美国疾病控制与预防中心（CDC）设立了生物危害安全等级（BSL），用于规范潜在危险的生物学实验。
1975 年，一项叫做“重组 DNA”的新技术刚刚兴起，它让研究人员可以把一种生物体的遗传物质剪下来拼进另一种生物体内。这项技术的潜力巨大，但风险也显而易见：万一被改造得格外危险的病毒或细菌从实验室泄漏，后果不堪设想。为此，一群遗传学家聚集到加州太平洋丛林（Pacific Grove）的阿西洛马（Asilomar）会议中心，商量如何给这类研究立规矩。会上科学家达成共识：在新的安全指南出台之前，暂停相关研究。1976 年 6 月，NIH 根据会议成果发布了正式规则，按风险等级对重组 DNA 实验进行分类，并与新设立的生物安全等级（BSL）体系对应。
阿西洛马会议常被誉为科学自我治理的成功典范。但这种印象反映的是一种怀旧式的回忆。“实际上它非常混乱、非常‘人’，”莱斯大学的科学史学家路易斯·坎波斯（Luis Campos）说。同样杰出的诺贝尔奖得主在“是否限制重组 DNA 研究”的问题上站在两边。讨论被技术性问题主导，而关于“这项技术会影响到谁”的讨论几乎缺席。坎波斯说，会议直到律师提到责任和实验室泄漏问题之后，才开始真正制定指南。
目前还不清楚，这些源自“已被证实风险的现成技术”的自我治理案例，是否对镜像生命领域有用。三种相互竞争的未来画面正在浮现：镜像生命可能不可行；可能可行但不具威胁；可能可行且足以抹去地球上所有生命。
科学家可能正在出于恐惧和猜测自我审查。对一些人来说，叫停研究既必要又紧迫；对另一些人来说，这是不必要的束缚。可以确定的是，“该拿镜像生命怎么办”这个问题既带来了启发，也带来了困惑，迫使科学家不仅审视当下的研究，也审视它可能通向何方。这是一片未经探索的领域。
https://www.technologyreview.com/2026/04/15/1135197/synthetic-mirror-life-microbes-kill-us-all/
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