Νευρώνες- κάτοπτρα το πρώτο βήμα για νέα μέθοδο αντιμετώπισης βακτηριδίων

Η επιστήμονας Kate Adamala δεν θυμάται ακριβώς πότε συνειδητοποίησε ότι το εργαστήριό της στο Πανεπιστήμιο της Μινεσότα εργαζόταν πάνω σε κάτι ενδεχομένως επικίνδυνο, τόσο επικίνδυνο, μάλιστα, που ορισμένοι ερευνητές πιστεύουν ότι θα μπορούσε να αποτελέσει υπαρξιακή απειλή για όλες τις σύνθετες μορφές ζωής στη Γη. Ήταν μία από τους τέσσερις ερευνητές που έλαβαν επιχορήγηση 4 εκατομμυρίων δολαρίων από το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών των ΗΠΑ, προκειμένου να ερευνήσουν εάν είναι δυνατό να παραχθεί ένα «κατοπτρικούς νευρώνες», στο οποίο η δομή όλων των συστατικών βιομορίων του να είναι το ακριβές αντίστροφο από αυτή που υπάρχει στα φυσιολογικά κύτταρα.

Η έρευνα αυτή θεωρήθηκε σημαντική, καθώς τέτοια ανεστραμμένα κύτταρα, που δεν έχουν υπάρξει ποτέ στη φύση, θα μπορούσαν να ρίξουν φως στην προέλευση της ζωής και να διευκολύνουν τη δημιουργία μορίων με θεραπευτική αξία, προσφέροντας πιθανές λύσεις σε σοβαρές ιατρικές προκλήσεις, όπως οι μολυσματικές ασθένειες και τα υπερβακτήρια. Όμως, σύντομα άρχισαν να εμφανίζονται αμφιβολίες.

«Δεν υπήρξε ποτέ μια συγκεκριμένη στιγμή που για παράδειγμα μου άναψε το λαμπάκι. Ήταν κάτι που "έβραζε" σιγά -σιγά για μερικούς μήνες», είπε η Adamala, βιολόγος. Οι άνθρωποι άρχισαν να κάνουν ερωτήσεις, πρόσθεσε, «και νομίζαμε ότι μπορούμε να τις απαντήσουμε, μέχρι που συνειδητοποιήσαμε ότι δεν μπορούμε».

Τα ερωτήματα επικεντρώνονταν στο τι θα συνέβαινε αν οι επιστήμονες κατάφερναν να δημιουργήσουν έναν «κατοπτρικό οργανισμό», όπως ένα βακτήριο, από μόρια που είναι κατοπτρικές εκδοχές των φυσικών τους μορφών. Θα μπορούσε κάτι τέτοιο να εξαπλωθεί ανεξέλεγκτα μέσα στο σώμα ή στο περιβάλλον, θέτοντας σε σοβαρό κίνδυνο την ανθρώπινη υγεία και τον πλανήτη; Ή μήπως θα εξαφανιζόταν αθόρυβα και ακίνδυνα χωρίς να αφήσει ίχνη;

Στη φύση, η δομή πολλών βασικών βιομορίων είναι δεξιόστροφη ή αριστερόστροφη, αν και δεν είναι σαφές γιατί η ζωή εξελίχθηκε με αυτόν τον τρόπο. Η ιδιότητα αυτή ονομάζεται «χειρομορφία» και ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά από τον Γάλλο επιστήμονα Louis Pasteur το 1848. Για παράδειγμα, το DNA και το RNA αποτελούνται από «δεξιόστροφα» νουκλεοτίδια, ενώ οι πρωτεΐνες σχηματίζονται από «αριστερόστροφα» αμινοξέα. Όπως ένα δεξί γάντι δεν ταιριάζει σε αριστερό χέρι ή όπως ένα κλειδί ταιριάζει μόνο σε μια συγκεκριμένη κλειδαριά, έτσι και οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ μορίων εξαρτώνται από τη χειρομορφία· τα ζωντανά συστήματα χρειάζονται συνεπή μοτίβα χειρομορφίας για να λειτουργούν σωστά.

Σε έναν κατοπτρικό νευρώνα, όλα του τα μόρια θα αντικαθίσταντο από κατοπτρικές εκδοχές. Μια τέτοια εξέλιξη είναι ακόμη υποθετική· ακόμη και η δημιουργία ενός συνθετικού κυττάρου με φυσική χειρομορφία, που να μιμείται τα κανονικά ζωντανά κύτταρα, δεν έχει επιτευχθεί ακόμα. Ωστόσο, αποτελεί ένα ενεργό και συναρπαστικό πεδίο έρευνας που η Adamala και αρκετές άλλες ερευνητικές ομάδες ακολουθούν. Οι επιστήμονες μπορούν ήδη να κατασκευάζουν πολλά από τα συστατικά αυτά από μη ζωντανά πρόδρομα μόρια, και ενδέχεται σύντομα να καταφέρουν να δημιουργήσουν φυσιολογικά συνθετικά κύτταρα, τα οποία θεωρητικά θα μπορούσαν να οδηγήσουν στη δημιουργία μονοκύτταρων μορφών ζωής, όπως τα βακτήρια.

Ωστόσο, τα πλήρη κατοπτρικά κύτταρα παραμένουν ακόμη εκτός εμβέλειας. Η Adamala και οι συνεργάτες της δεν σημείωσαν μεγάλη πρόοδο στις έρευνές τους προς αυτή την κατεύθυνση. Η πανδημία της COVID-19 καθυστέρησε την έναρξη των πειραμάτων, ενώ, πιο καθοριστικό ήταν ότι ανεπίσημες συνομιλίες που είχε η Adamala με συναδέλφους από άλλους τομείς, σε συνέδρια και άλλες συναντήσεις, άρχισαν να προκαλούν ανησυχία.

Ένα στοιχείο που την αιφνιδίασε ήταν η υπόθεση πως «τα κατοπτρικά κύτταρα πιθανότατα θα ήταν εντελώς αόρατα για το ανθρώπινο ανοσοποιητικό σύστημα». «Πίστευα πάντα ότι το ανοσοποιητικό θα έβρισκε τρόπο να εντοπίσει οποιοδήποτε ξένο βιομόριο. Δεν είχα συνειδητοποιήσει πόσο "χειρόμορφο" είναι το ανοσοποιητικό σύστημα», πρόσθεσε.

Κατά τη διάρκεια του 2023 και του 2024, αυτές οι ανεπίσημες συζητήσεις εξελίχθηκαν σε μια οργανωμένη ομάδα 38 επιστημόνων, συμπεριλαμβανομένης της Adamala. Τον Δεκέμβριο του 2024, η ομάδα δημοσίευσε ένα συγκλονιστικό άρθρο στο κορυφαίο επιστημονικό περιοδικό Science με τίτλο «Confronting Risks of Mirror Life» (“Αντιμετωπίζοντας τους Κινδύνους της Κατοπτρικής Ζωής”), το οποίο συνοψίζει τα ευρήματα μιας λεπτομερούς έκθεσης 300 σελίδων που συνέταξε η ίδια ομάδα.

Η έκθεση κατέληξε στο συμπέρασμα ότι τα κατοπτρικά κύτταρα θα μπορούσαν να γίνουν πραγματικότητα μέσα στα επόμενα 10 έως 30 χρόνια, και ανέλυσε τις δυνητικά καταστροφικές συνέπειες μιας πιθανής διαρροής κατοπτρικών βακτηρίων στο περιβάλλον, τα οποία θα μπορούσαν να εξαπλωθούν, αποφεύγοντας τους φυσικούς βιολογικούς ελέγχους και δρώντας ως επικίνδυνοι παθογόνοι οργανισμοί.

Απολαμβάνετε το περιεχόμενο μας? Εγγραφείτε στο newsletter μας!

Έκτοτε, ένας μη κερδοσκοπικός οργανισμός με την ονομασία Mirror Biology Dialogues Fund έχει χρηματοδοτήσει μια σειρά συναντήσεων για τη διαμόρφωση συστάσεων με σκοπό την αποτροπή της απειλής που θεωρούν οι επιστήμονες ότι μπορεί να επιφέρει η κατοπτρική ζωή. Παρότι υπάρχει γενική συναίνεση ότι δεν πρέπει να δημιουργηθούν κατοπτρικοί οργανισμοί, όπως βακτήρια, υπάρχει έντονη διαφωνία σχετικά με το αν και σε ποιο βαθμό, πρέπει να περιοριστεί η έρευνα πάνω στη συγκεκριμένη βιολογία.