鏡像分子生物學研究是否應被叫停？未來潘多拉魔盒還是科學寶庫？

圖注：鏡像生物學世界蘊含著近乎無限可能：從生物學結構、功能到生命本身，無論利弊，理論上均可在鏡像版本中重現。

編者按：
2024年12月，美國《科學》雜志發表政策文章《對抗鏡像生命的風險》（Confronting risks of mirror life. Science 386, 1351–1353, 2024）[2]。該文 38 位作者中，包括兩位諾貝爾獎得主、16位各國科學院院士，以及美國政府科技官員、蘭德公司研究人員。文章呼吁各國通過限制經費支持等方式暫停鏡像生命及部分相關技術的研究，直至其安全性通過驗證后再恢復。該文一經發表便引發廣泛關注，《紐約時報》《科學美國人》等主流媒體紛紛跟進報道，并將其渲染為可能造成嚴重破壞（could wreak havoc）的研究[25, 26]。好萊塢甚至還以此為題材，拍攝了一部僵尸恐怖片《鏡像生命：當代僵尸》（Mirror life: modern zombies）[27]。

此后，包括其他多位諾貝爾獎得主及各國科學院院士在內的多國科學家，陸續對該文提出諸多質疑[19–22, 28–31]，例如：為何該文作者中缺乏鏡像分子生物學領域研究者？當前技術水平距離實現人工合成鏡像生命還有多遙遠？是否過度夸大了鏡像生命的風險？是否忽視了該領域的眾多益處？是否值得動用大量社會資源防控如此遙遠的潛在風險？僅憑假想中的遠期風險便“預防性地”對當前研究出臺暫停禁令是否合理？是否會樹立任何主體均能以此為由叫停非本領域研究的先例？

2025年3月，蘭德公司發布報告，指出中國已處于鏡像生物學研究的世界領先地位（world leader in mirror biology research），并敦促美國確立主導權（establish U.S. leadership）[32]。在此后美國科學院、工程院、醫學院舉辦的專題會議上，美國政府科技官員特別提及西湖大學正在開展的合成鏡像核糖體研究，稱其雖存在遙遠的潛在風險，但也有望為生物醫藥產業帶來顛覆性變革（work wonders for the biomedical industry），并將其視作大國競爭中的一項宏大科學挑戰（national challenge, grand challenge）[30]。

2025年9月，英國《自然》雜志邀請鏡像分子生物學領域開創者之一、西湖大學朱聽教授，發表評述《未知之鏡：鏡像分子生物學研究是否應被叫停？》（Mirror of the unknown: should research on mirror-image molecular biology be stopped? Nature 645, 588–591, 2025）。該評述提出，與其因擔憂遙遠的潛在風險而叫停當前研究，不如在前沿創新與倫理安全之間尋找有機平衡，發掘技術突破的巨大潛力，擁抱鏡像生物學世界的無限可能。本文為該評述的中譯文。

撰文｜朱聽?

2025年9月，來自合成生物學、微生物學及其他相關領域的專家齊聚英國曼徹斯特，共同探討人工合成生命的潛在益處與風險。會議的核心議題之一是如何限制鏡像分子生物學研究，以防范人工合成鏡像生命可能帶來的潛在風險。會后，美國科學院、工程院、醫學院及其他機構還將主辦多場專題會議，圍繞該議題展開進一步討論。

地球上已知生命的絕大多數生物分子都具有特定的手性（chirality），其中氨基酸為左旋，DNA為右旋。而假想中的鏡像細菌及其他鏡像生物體，則完全由相反手性的分子組成，如右旋氨基酸和左旋DNA，有觀點擔憂其或將對已知生命構成潛在風險[1–3, 16, 17]。例如，某些鏡像生物體可能逃逸免疫系統識別、抵抗藥物殺傷、避開自然界天敵捕食，進而對人類、動植物乃至生態系統造成潛在危害[2, 3]。

毋庸置疑，科學界應承諾不合成任何手性構型的、可能危害人類健康或自然環境的分子與生物體。在鏡像分子生物學的起步階段，鼓勵公眾參與該領域的倫理討論，對保障研究始終沿著審慎盡責、符合倫理的軌道推進具有重要的建設性意義。然而，面對領域內的諸多未知與遙遠的潛在風險，科學界在制定防范措施時，須審慎而行。

鏡像生物學世界的概念由來已久，1860年由法國化學家、微生物學家路易?巴斯德（Louis Pasteur）首次提出[4]。圍繞人工合成鏡像生命的潛在利弊，科學界已討論了三十余年[1–3, 16, 17]。但近幾個月來，討論焦點驟然轉向，出現了對相關基礎研究及其經費支持實施嚴格限制的呼吁[2, 18]。

目前，關于人工合成鏡像生命何時能實現，該領域及相關技術存在哪些潛在益處與風險，是否應出臺暫停禁令，以及若實施暫停需具體限制哪些方向等問題，各方仍存在廣泛爭議[19–22]。

鑒于該領域當前仍存在大量懸而未決的問題，科學界應立足現有事實，客觀研判人工合成鏡像生命所需的技術條件，以及鏡像分子生物學研究的潛在利弊，這對于彌合分歧、推動理性討論至關重要。

01 遙遠未來

2024年12月，近40位來自合成生物學、生態學及免疫學等領域的專家在美國《科學》雜志上聯合發表了一篇政策文章[2]，并在線發布了一份長達299頁的技術報告[3]。兩份文件指出，若實現人工合成鏡像生命，可能對人類、動植物及生態系統構成前所未有的風險（pose unprecedented risks）。此后，英國、美國、法國與荷蘭等地相繼召開多次專題會議。

然而，當前技術水平距離實現人工合成鏡像生命還有多遙遠？

近三十年來，包括藥企在內的全球數十個研究團隊，一直致力于鏡像蛋白質、DNA和RNA的合成與研究，以揭示基礎生物學機制并推動藥物研發[5–14]。我們團隊也在探索各類鏡像分子生物學過程，包括鏡像DNA的復制、鏡像DNA到鏡像RNA的轉錄、鏡像RNA到鏡像蛋白質的翻譯，即鏡像版本的分子生物學中心法則[7–11]。

目前，鏡像分子生物學研究尚處于起步階段，對這一未知領域的探索充滿挑戰[5–14]，而人工合成鏡像生命更面臨難以逾越的理論與技術障礙。

細胞內含有成百上千種組分，如蛋白質、核酸、細胞膜、代謝物，以及聚糖等復雜碳水化合物。若要構建鏡像細胞，研究者需通過化學或酶促方法合成這些組分的鏡像版本。這些組分中，僅少數由DNA直接編碼，大多數需依賴復雜的生物學過程合成或修飾，因此其組成與結構無法直接由DNA序列推導，且許多組分至今仍未被系統鑒定。

我們團隊歷時近四年，才通過化學方法合成出一個約470個氨基酸的鏡像蛋白質片段[9]，這是目前已報道的最長全化學合成單鏈鏡像多肽。而合成更長的鏡像多肽，以及富含疏水結構域的鏡像膜蛋白，將面臨更大挑戰。

自2016年起，我們團隊一直在嘗試化學合成一個高度簡化的鏡像核糖體，但目前距離實現這一目標仍需多年。即便最終取得成功，該鏡像核糖體仍缺乏蛋白質和RNA的修飾，且不具備配套的氨酰-tRNA合成酶[8, 11]，因此僅能合成短肽或300個氨基酸以內的小型蛋白質[8]。

即便以結構最簡單的細菌為模型人工合成鏡像生命，構成它的鏡像分子仍需正確折疊，并在時空上精準組裝，才能形成功能復雜、可自主復制的鏡像細菌。

目前已有多個實驗室構建出非生命的膜結構[3]，并可在該結構內實現天然手性DNA和RNA的合成，以及RNA到蛋白質的翻譯。盡管天然手性核糖體等元件的提純技術數十年前便已成熟，但迄今為止，尚無實驗室能借助這類元件在體外合成出構建細胞所需的全部組分。

科學家至今仍無法利用生物來源的天然手性元件，組裝出可自主復制的天然手性細胞，更無法通過化學方法人工合成鏡像細胞。盡管有研究者提出將天然手性細胞逐步改造為鏡像細胞的思路[2, 3]，但目前尚無法驗證該思路的技術可行性。

由此可見，明確區分鏡像分子生物學與鏡像生命至關重要。與當前技術所能合成的生物分子系統相比，可自主復制的細胞在分子多樣性、代謝復雜度與結構精巧度上，仍存在多個數量級的差距。

因此，人工合成鏡像生命遠非當前技術水平所能企及。

02 無限可能

鏡像生物學世界蘊含著近乎無限可能：從生物學結構、功能到生命本身，無論利弊，理論上均可在鏡像版本中重現。科學界在審視人工合成鏡像生命這類遙遠的潛在風險時，也應關注當前鏡像分子生物學研究帶來的眾多益處與廣泛應用[5–14]。

鏡像多肽與鏡像核酸藥物進入動物或人體后，相較天然手性分子藥物，引發的免疫反應更輕微[13]。同時，此類藥物耐天然手性生物降解，單次給藥后可在體內維持更久的作用時間，這對藥物研發具有深遠意義。

目前已有數十種針對癌癥、代謝性疾病、感染性疾病與炎癥性疾病的鏡像多肽、DNA和RNA候選藥物處于研發中[10, 13]。而鏡像核糖體有望實現鏡像多肽的高通量合成，進而大幅加快此類藥物的研發進程[8, 11]。

鏡像分子的其他潛在應用不勝枚舉，尤其是在醫學和可持續發展領域。例如，鏡像葡萄糖與天然手性葡萄糖甜度相當，卻無法被天然手性酶代謝，因此不會為人體提供熱量[15]。這意味著鏡像葡萄糖及其他鏡像糖類，有望作為無熱量的甜味劑或食品添加劑使用。

鏡像DNA與天然手性DNA具有相同的信息存儲能力，卻耐天然手性生物降解，且易與環境污染物中的天然手性DNA相區分，因此有望成為穩定、可靠的信息存儲載體[9]。

基于鏡像蛋白質的納米粒子或納米膠囊，可保護藥物免于被免疫系統清除，以實現藥物的安全遞送。經設計的鏡像DNA與RNA，可用于檢測凝血酶[10]、鳥嘌呤[11]等人體蛋白質及代謝產物，有望作為生物傳感器應用于臨床診斷。

能夠降解非手性塑料的鏡像酶，其降解活性與天然手性酶相當，卻耐天然手性生物降解，有望為治理塑料污染提供全新解決方案[12]。不僅如此，具有固碳能力的鏡像酶，也有望用于應對氣候變化。

除能解決各類實際問題外，鏡像分子生物學的基礎研究還有助于揭示生物分子的結構與功能，探究生命及其單一手性起源的奧秘[11]，并尋找地球與地外環境中的新生命形態。

鏡像蛋白質與鏡像核酸憑借良好的生物穩定性，以及在人體與其他生物體內的低免疫原性，在諸多領域展現出廣闊的應用潛力，但同一特性也使某些鏡像生物體可能造成潛在危害[1–3, 16, 17]。

此類潛在風險值得審慎評估，但目前仍存在大量懸而未決的科學問題。例如，完整的鏡像細菌須含有鏡像聚糖，而在已知生命中，聚糖的手性均一性遠低于蛋白質、DNA和RNA。這意味著與單一鏡像分子相比，鏡像細菌可能在人體與其他生物體內引發更強的免疫反應[22]。

此外，在評估鏡像分子生物學的潛在風險時，科學界需關注的范疇并非局限于鏡像生命。具有毒性、致病性，或因過度使用而成為環境污染物的鏡像分子，同樣可能帶來潛在風險。

03 鏡像之路

好比在電氣時代來臨之前就禁用交流電，或在重組胰島素問世之前就禁用分子克隆，倘若因擔憂假想中的遠期風險，便“預防性地”對當前研究出臺暫停禁令，無異于杞人憂天。面對鏡像分子生物學領域的諸多未知及遙遠的潛在風險，部分合成生物學與生物安全領域專家提醒，若草率地通過限制經費支持等方式叫停該領域的基礎研究，同樣是因噎廢食[19]。

以上觀點應能獲得廣泛認同。事實上，倘若僅為防范人工合成鏡像生命這類遙遠的潛在風險，便“預防性地”叫停當前研究，那么依此邏輯，針對生物學、化學、物理學、計算科學等學科中那些同樣遙遠的潛在風險，是否也應逐一出臺“預防性”暫停禁令？

為科學研究劃定倫理邊界，更為合理的途徑是開展全面的跨學科評估，統籌應對相關領域的短期挑戰與長期風險。例如，各類合成生物學系統中已廣泛應用多種非天然氨基酸與核苷酸，而鏡像分子僅為其中一類。針對任何手性構型的全化學合成或半合成分子、工程改造生物體的研究，科學界應制定統一、全面的跨學科指導規范[17]。

受蛋白質設計領域的“負責任AI與生物設計”倡議啟發[23]，筆者與十余位研究者共同提出合成生物學與鏡像分子生物學領域的倫理準則，承諾不合成任何手性構型的、可能危害人類健康或自然環境的分子與生物體[24]。

在法律與監管層面，更為務實的途徑是采用適應性治理模式，即隨著知識積累與技術迭代，持續更新風險評估與防控政策。在該治理模式下，首次利用生物來源的元件組裝出可自主復制的天然手性細胞這一技術突破，可作為啟動監管的關鍵節點。

在實現這一突破后，科學界仍有充足的時間窗口制定政策法規，以防范人工合成鏡像生命可能帶來的潛在風險。畢竟，通過化學方法人工合成鏡像細胞，遠比利用生物來源的元件組裝天然手性細胞難度更高。將這一突破設為啟動監管的關鍵節點，還有利于科學界持續積累鏡像分子生物學的技術知識，進而推動建立更完善的政策法規。

此類技術知識的積累，還包括監測和應對工具的研發與優化，例如可用于檢測和降解環境中鏡像分子與生物體的鏡像酶[9, 14]。

04 探索未知

長期以來，“未知”一詞始終被視作無知與風險的代名詞。作為智慧生物，人類本能地畏懼自身無法理解與掌控的事物。但“未知”也同樣促使我們以謙遜的態度探尋證據，并對一切可能性保持開放。其中一種值得探索的可能性是，鏡像生命是否本就存在于自然界中？

面對叫停鏡像分子生物學研究的急切呼吁[18]，科學界應堅持理性思辨，切勿讓擔憂與焦慮干擾對深層未知的客觀判斷。

科學探索并非直達真理的勝利征程，其道路往往漫長而艱辛，交織著求索與試錯、未知與風險、爭議與質疑。但憑借理性對話與客觀分析，科學界終將開辟出一條審慎盡責、開放包容、永無止境的探索之路。

因未知世界浩瀚無窮。

原文引用：Mirror of the unknown: should research on mirror-image molecular biology be stopped?

Zhu, T. Nature 645, 588–591 (2025).

doi: https://doi.org/10.1038/d41586-025-02912-0

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• [21] eLetter by Perrin,D. https://www.science.org/doi/10.1126/science.ads9158
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• [23] https://responsiblebiodesign.ai/
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• [25] https://www.nytimes.com/2024/12/12/science/mirror-life-microbes-research.html
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• [29]Peplow, M. Nature (2025). https://www.nature.com/articles/d41586-025-02902-2
• [30] https://www.nationalacademies.org/projects/DELS-BLS-25-03/event/45325
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• [32] https://www.rand.org/content/dam/rand/pubs/perspectives/PEA3400/PEA3436-1/RAND_PEA3436-1.pdf