A vida espelhada é uma fantasia científica que leva a uma realidade perigosa

Por Kate Adamala, The Conversation

A maioria das principais moléculas biológicas, incluindo todas as proteínas, DNA e RNA, apontam em uma direção ou outra. Em outras palavras, eles são quirais ou entregues. Assim como sua luva esquerda se encaixa apenas na mão esquerda e na luva direita na mão direita, as moléculas quirais podem interagir apenas com outras moléculas de lateralidade compatível.

Duas quiralidades são possíveis: esquerda e direita, formalmente chamadas de L para o latim laevus e D para dexter. Toda a vida na Terra usa proteínas L e açúcares D. Mesmo Archaea, um grande grupo de microrganismos com composições químicas incomuns, segue o programa com base na lateralidade das principais moléculas que usam.

Por muito tempo, os cientistas especularam sobre a fabricação de biopolímeros que espelhariam compostos na natureza, mas na orientação oposta – ou seja, compostos feitos de proteínas D e açúcares L. Nos últimos anos, houve alguns avanços promissores, incluindo enzimas que podem produzir RNAs e DNAs espelho.

Quando os cientistas observaram que essas moléculas-espelho se comportam exatamente como seus equivalentes naturais, eles consideraram que seria possível fazer uma célula viva inteira a partir delas. As bactérias-espelho, em particular, tinham o potencial de ser uma ferramenta útil de pesquisa básica – possivelmente permitindo que os cientistas estudassem uma nova árvore da vida pela primeira vez e resolvessem muitos problemas em bioengenharia e biomedicina.

Essa chamada vida espelhada – células vivas feitas de blocos de construção com uma quiralidade oposta àquelas que compõem a vida natural – pode ter propriedades muito semelhantes às células vivas naturais. Eles podem viver no mesmo ambiente, competir por recursos e se comportar como você esperaria de qualquer organismo vivo. Eles seriam capazes de evitar a infecção de outros predadores e sistemas imunológicos porque esses oponentes não seriam capazes de reconhecê-los.

Essas características são o motivo pelo qual pesquisadores como eu foram tão atraídos pela vida espelhada em primeiro lugar. Mas essas qualidades também são grandes bugs dessa tecnologia que a tornam um problema.

Sou um biólogo sintético que estuda o uso da química para criar células vivas. Também sou bioengenheira que desenvolve ferramentas para a bioeconomia. Como químico por formação, a engenharia espelha a vida inicialmente parecia uma maneira fascinante de responder a questões fundamentais sobre biologia e aplicar essas descobertas à indústria e à medicina. À medida que aprendi mais sobre a imunologia e a ecologia da vida espelhada, no entanto, tomei consciência das possíveis consequências ambientais e de saúde dessa tecnologia.

Preocupações reais sobre a hipotética vida no espelho

É importante notar que os pesquisadores provavelmente estão a pelo menos 10 a 30 anos de criar bactérias espelho. Na escala de tempo de um campo em rápida evolução como a biologia sintética, uma década é muito tempo. Criar células sintéticas é difícil por si só. A criação de espelhos exigiria vários avanços técnicos.

No entanto, isso viria com um risco. Se as células-espelho fossem liberadas no ambiente, elas provavelmente seriam capazes de proliferar rapidamente sem muitas restrições. Os mecanismos naturais que mantêm os ecossistemas em equilíbrio, incluindo infecção e predação, não funcionariam na vida espelhada.

As bactérias, como a maioria das formas de vida, são suscetíveis a infecções virais. Esses vírus bacterianos, ou bacteriófagos, entram nas bactérias ligando-se aos seus receptores de superfície e, em seguida, usam sua maquinaria celular para se replicar. Mas, assim como uma luva esquerda não se encaixa na mão direita, os bacteriófagos naturais não reconheceriam os receptores das células-espelho ou seriam capazes de usar seu maquinário. A vida espelhada provavelmente seria resistente a vírus.

Os microrganismos que se alimentam no ambiente também mantêm as populações bacterianas sob controle. Eles diferenciam alimentos de não alimentos usando receptores químicos de “sabor”. Qualquer coisa a que esses receptores se liguem, como bactérias e detritos orgânicos, são considerados comestíveis, enquanto coisas que não podem se ligar a esses receptores, como rochas, são classificadas como não comestíveis. Pense em como um cachorro forrageando no chão da cozinha comerá um pãozinho, mas apenas cheirará uma colher e seguirá em frente. A vida espelhada seria, para os predadores bacterianos, mais como uma colher do que um pão – os predadores a “farejariam” com seus receptores e seguiriam em frente porque essas células não podem se ligar.

A segurança contra a ingestão seria uma ótima notícia para as bactérias-espelho, porque permitiria que elas se replicassem livremente. Seria uma notícia muito pior para o resto do ecossistema, porque as bactérias-espelho podem monopolizar todos os nutrientes e se espalhar incontrolavelmente. Mesmo que as bactérias-espelho não ataquem ativamente outros organismos, elas ainda consumiriam fontes de alimento de que outros organismos precisam. E como as células-espelho teriam taxas de mortalidade muito mais baixas do que os organismos normais devido à falta de predação, elas lenta mas seguramente dominariam o meio ambiente.

Mesmo que as células-espelho cresçam mais lentamente do que as células normais, elas seriam capazes de crescer sem que nada as impedisse.

Imunidade insuficiente

Outro mecanismo de controle biológico que não seria capaz de “farejar” as células-espelho é o sistema imunológico.

Suas células imunológicas verificam constantemente tudo o que encontram em seu sangue. A árvore de decisão de uma célula imunológica é bastante simples. Primeiro, decida se algo está vivo ou não, depois compare-o com seu banco de dados de “eu” – suas próprias células. Se ele está vivo, mas não faz parte de você, então ele precisa ser morto. As células-espelho provavelmente não passariam na primeira etapa dessa tela: não induziriam uma resposta imune porque o sistema imunológico não seria capaz de reconhecer ou se ligar a antígenos de células-espelho. Isso significa que as células-espelho podem infectar uma variedade sem precedentes de hospedeiros.

Você pode pensar que uma infecção por bactéria-espelho pode ser tratada com antibióticos da mesma destreza. Provavelmente funcionaria e pode até ser mais fácil para o intestino do que a antibioticoterapia regular. Como os antibióticos também são administrados, as versões espelho desses medicamentos não afetariam seu microbioma intestinal, assim como os antibióticos regulares não afetariam as células-espelho.

Mas os humanos são uma parte relativamente pequena do ecossistema. Todos os outros animais e plantas também podem ser suscetíveis à infecção por patógenos do espelho. Embora seja possível imaginar o desenvolvimento de antibióticos espelho para tratar infecções humanas, é fisicamente impossível tratar todo o mundo vegetal e animal. Se todos os organismos são suscetíveis até mesmo a uma infecção lenta por bactérias-espelho, não há um bom tratamento que possa ser implantado em todo o ecossistema.

Seguro morreu de velho

A vida espelhada é um assunto de pesquisa empolgante e uma ferramenta potencial com algumas aplicações práticas na medicina e na biotecnologia. Mas para muitos cientistas, inclusive eu, nenhum desses benefícios supera as sérias consequências para a saúde humana e o meio ambiente que a vida espelhada representa.

Eu e um grupo de pesquisadores em imunologia, ecologia, biossegurança e segurança – incluindo alguns que costumavam trabalhar ativamente na vida espelhada – conduzimos uma análise completa de possíveis preocupações em relação à criação da vida espelhada. Não importa como olhássemos para ele, diretamente ou no espelho, as conclusões eram claras: os benefícios potenciais da vida espelhada da engenharia não valem o risco.

Não há como tornar nada completamente infalível, e isso inclui quaisquer salvaguardas embutidas em uma célula espelho que possam evitar o risco de liberação acidental ou deliberada no meio ambiente. Pesquisadores que trabalham neste espaço, incluindo nós, podem achar isso decepcionante. Mas não fazer células espelho pode garantir a segurança do planeta. Mais discussões entre a comunidade científica global sobre quais tipos de pesquisa sobre biomoléculas espelho e tecnologias relacionadas são seguras – bem como como regular essa pesquisa – pode ajudar a proteger contra possíveis danos.

Manter as células-espelho dentro do espelho, em vez de torná-las uma realidade física, é o caminho mais claro para se manter seguro.