Por quatro dias, em fevereiro de 2019, cerca de 30 biólogos sintéticos e especialistas em ética se fecharam em um centro de conferências no norte da Virgínia para fazer um brainstorming de ideias de alto risco, de ponta, irresistivelmente empolgantes, que a National Science Foundation deveria financiar. Ao fim do encontro, eles chegaram a um candidato convincente: fazer bactérias-espelho.
Se viessem a existir, os micróbios criados em laboratório seriam estruturados e organizados como bactérias comuns, mas com uma exceção importante: moléculas biológicas essenciais, como proteínas, açúcares e lipídios, seriam as imagens espelhadas das encontradas na natureza. DNA, RNA e muitos outros componentes das células vivas são quirais, o que significa que têm uma estrutura rotacional embutida. Seus espelhos se torceriam, então, na direção oposta.
Os pesquisadores se entusiasmaram com a perspectiva. “Todo mundo achou isso legal”, diz John Glass, biólogo sintético do J. Craig Venter Institute, em La Jolla, Califórnia, que participou do workshop de 2019 e é um pioneiro no desenvolvimento de células sintéticas. Era “um projeto incrivelmente difícil, que poderia nos dizer coisas novas sobre como projetar e construir células, ou sobre a origem da vida na Terra”, disse Glass. O grupo também via um enorme potencial para a medicina. Bactérias-espelho poderiam ser projetadas como fábricas biológicas, produzindo moléculas-espelho que, então, formariam a base para novos tipos de medicamentos. Em teoria, tais terapias poderiam desempenhar as mesmas funções que suas equivalentes naturais, mas sem desencadear respostas imunes indesejadas.
Depois do encontro, os biólogos recomendaram que a NSF financiasse um punhado de grupos de pesquisa para desenvolver ferramentas e realizar experimentos preliminares, os primeiros passos de um caminho através do espelho. O entusiasmo foi global. A National Natural Science Foundation of China financiou grandes projetos em biologia-espelho, assim como o Ministério Federal da Alemanha de Pesquisa, Tecnologia e Espaço.
Cinco anos depois, em 2024, muitos pesquisadores envolvidos naquela reunião da NSF haviam mudado de posição. Eles se convenceram de que, no pior dos futuros possíveis, organismos-espelho poderiam desencadear um evento catastrófico que ameaçaria toda forma de vida na Terra, eles se proliferariam sem predadores e burlariam as defesas imunes de pessoas, plantas e animais.
“Eu queria que, numa tarde ensolarada, a gente estivesse tomando café e percebesse que o mundo está prestes a acabar, mas não foi isso que aconteceu.”
Kate Adamala, bióloga sintética, Universidade de Minnesota
Nos últimos dois anos, eles têm soado o alarme. Publicaram um artigo na Science em dezembro de 2024, acompanhado de um relatório técnico de 299 páginas abordando viabilidade e riscos. Escreveram ensaios, convocaram painéis e cofundaram o Mirror Biology Dialogues Fund (MBDF), uma organização sem fins lucrativos, amplamente financiada, encarregada de apoiar trabalhos para entender e enfrentar o risco. O tema recebeu uma enxurrada de atenção da mídia e acendeu debates não apenas entre químicos e biólogos sintéticos, mas também entre bioeticistas e formuladores de políticas públicas.
O que recebeu menos atenção, porém, é como chegamos até aqui e quais incertezas ainda permanecem sobre qualquer ameaça potencial. Criar um organismo de vida-espelho seria tremendamente complicado e caro. E, embora a comunidade científica esteja levando o alerta a sério, alguns cientistas duvidam que seja sequer possível criar um organismo-espelho tão cedo. “A criação hipotética de organismos de imagem espelhada está muito além do alcance da ciência atual”, diz Ting Zhu, biólogo molecular da Westlake University, na China, cujo laboratório se concentra em sintetizar peptídeos de imagem espelhada e outras moléculas. Ele e outros têm pedido aos colegas que não deixem a especulação e a ansiedade guiarem a tomada de decisões, e argumentado que é prematuro pedir uma moratória ampla sobre pesquisas em estágio inicial, que, segundo eles, poderiam trazer benefícios médicos.
Mas os pesquisadores que estão levantando bandeiras descrevem um caminho, ou mesmo múltiplos caminhos, para trazer a vida-espelho à existência, e dizem que precisamos urgentemente de salvaguardas para definir que tipos de pesquisa em biologia-espelho ainda podem ser seguros. Isso significa que eles estão diante de uma pergunta que outros já enfrentaram antes, muitas vezes, ao longo das últimas décadas, com resultados mistos, uma pergunta que não tem um lugar arrumado dentro do método científico. O que os cientistas devem fazer quando veem a sombra do fim do mundo na própria pesquisa?
Vida através do espelho
O químico e microbiologista francês Louis Pasteur foi o primeiro a reconhecer que moléculas biológicas tinham uma “mão”, uma direcionalidade, embutida. No fim do século 19, ele descreveu todas as espécies vivas como “funções da assimetria cósmica”. O que aconteceria, ele refletiu, se fosse possível substituir esses componentes quirais por seus opostos espelhados?
Hoje, os cientistas reconhecem que a quiralidade é central para a própria vida, embora ninguém saiba por quê. Em humanos, 19 dos 20 chamados aminoácidos “padrão”, que compõem as proteínas, são quirais, e todos do mesmo tipo. (A exceção, a glicina, é simétrica.) As funções das proteínas estão intrinsecamente ligadas às suas formas, e elas interagem, em grande parte, com outras moléculas por meio de estruturas quirais. Quase todos os receptores na superfície de uma célula são quirais. Durante uma infecção, as sentinelas do sistema imunológico usam a quiralidade para detectar e se ligar a antígenos, substâncias que desencadeiam uma resposta imune, e iniciar o processo de construção de anticorpos.
No fim do século 20, pesquisadores começaram a explorar a ideia de reverter a quiralidade. Em 1992, uma equipe relatou ter sintetizado a primeira proteína de imagem espelhada. Isso, por sua vez, disparou o primeiro alerta sobre o risco: em resposta à descoberta, químicos da Purdue University apontaram, brevemente, que organismos-espelho, se escapassem de um laboratório, seriam imunes a qualquer ataque da vida “normal”. Uma reportagem de 2010 na Wired, destacando achados iniciais na área, observou que, se tal micróbio desenvolvesse a capacidade de fazer fotossíntese, ele poderia obliterar a vida como a conhecemos.
A comunidade de biologia sintética não ponderou seriamente essas ameaças na época, diz David Relman, um especialista que transita entre doenças infecciosas e microbiologia na Stanford University e um pioneiro no estudo dos microbiomas intestinal e oral. A ideia de um micróbio-espelho parecia distante demais do progresso real com proteínas. “Isso era quase um argumento exclusivamente teórico 20 anos atrás”, ele diz.
Agora, o cenário de pesquisa mudou.
Cientistas avançam rapidamente em imagens espelhadas das máquinas que as células usam para fabricar proteínas e se autorreplicar. Esses componentes incluem o DNA, que codifica as receitas das proteínas, as DNA polimerases, que ajudam a copiar o material genético, e o RNA, que leva receitas aos ribossomos, as fábricas de proteínas da célula. Se os pesquisadores conseguissem fazer ribossomos-espelho autorreplicantes, então teriam uma forma eficiente de produzir proteínas-espelho. Isso poderia ser usado como um método de fabricação biológica para terapias. Mas, embutidas em uma célula sintética autorreplicante e metabolizante, todas essas peças poderiam dar origem a um micróbio-espelho.
Quando biólogos sintéticos se reuniram no norte da Virgínia em 2019, eles não reconheceram o quão rápido a tecnologia estava avançando, e, se enxergaram alguma ameaça, ela pode ter sido obscurecida pelo apelo ofuscante de empurrar a ciência para a frente. O que ficou aparente agora, diz Glass, é que cientistas de diferentes disciplinas, todas relacionadas à vida-espelho, em grande parte não sabiam o que outros cientistas estavam fazendo. Químicos não sabiam que biólogos sintéticos haviam avançado tanto na criação, do zero, de células-espelho com quiralidade natural. Biólogos não perceberam que químicos estavam construindo macromoléculas-espelho cada vez maiores. “A gente tende a trabalhar em silos”, diz Glass. E ninguém, ele diz, havia pensado em examinar seriamente as preocupações com o sistema imunológico que já tinham sido levantadas em resposta a trabalhos anteriores. “Não havia um imunologista ou alguém de doenças infecciosas na sala”, diz Glass, lembrando-se da reunião de 2019. “Talvez eu tenha chegado mais perto, já que trabalho com bactérias e vírus patogênicos”, acrescenta, mas seu trabalho não aborda como eles causam infecções em seus hospedeiros.
Esses cientistas também não sabiam que, por volta da mesma época da reunião deles, outra conversa sobre vida-espelho estava acontecendo, um diálogo mais sombrio, tão focado no perigo quanto na descoberta. A partir de 2016, pesquisadores de uma organização chamada Open Philanthropy começaram a compilar dossiês de pesquisa sobre riscos biológicos catastróficos. O grupo, que passou a se chamar Coefficient Giving em 2025, financia projetos em uma variedade de áreas de foco, ele compartilha DNA com uma filosofia filantrópica divisiva chamada altruísmo eficaz, que defende doar dinheiro a projetos com o maior benefício potencial para o maior número de pessoas. Embora isso possa não soar questionável, críticos apontam que as métricas que adeptos usam para medir “eficácia” podem priorizar soluções de longo prazo, enquanto negligenciam injustiças sociais ou problemas sistêmicos.
A vida-espelho apareceu quando a Open Philanthropy procurou cientistas externos sobre riscos de biossegurança. Em 2019, a organização começou a financiar pesquisas de Kevin Esvelt, que lidera o grupo Sculpting Evolution no MIT Media Lab, sobre questões de biossegurança, incluindo vida-espelho. Ele começou a ler sobre o assunto para ver se a vida-espelho era mesmo algo com que se preocupar.
Esvelt chamou atenção em 2013 por ter sido pioneiro no uso do CRISPR para desenvolver um impulso gênico, uma tecnologia que poderia espalhar alterações genéticas introduzidas em um organismo vivo por toda uma população. Pesquisadores exploram seu uso, por exemplo, para tornar mosquitos hostis ao parasita que causa a malária e, com isso, reduzir a chance de eles transmitirem a doença a humanos. Mas quase imediatamente depois de desenvolver a ferramenta, Esvelt argumentou contra usá-la com fins lucrativos, pelo menos até que salvaguardas adequadas pudessem ser estabelecidas e seu uso no combate à malária estivesse comprovado. “Você realmente tem o direito de fazer um experimento em que, se você errar, isso afeta o mundo inteiro?”, ele perguntou, nesta revista, em 2016. No Media Lab, Esvelt lidera esforços para desenvolver impulsos gênicos de forma segura, que possam ser implantados localmente, mas impedidos de se espalhar globalmente.
Esvelt diz que costuma pensar nos riscos de segurança representados por tecnologias geneticamente modificadas autossustentáveis, e a pesquisa o levou a suspeitar que a ameaça de organismos-espelho não havia sido seriamente investigada. Quanto mais ele aprendia sobre taxas de crescimento microbiano, interações predador-presa e micróbio-micróbio, e imunologia, mais ele começava a se preocupar que organismos-espelho, se fossem impermeáveis às defesas inatas dos organismos naturais, poderiam causar infecções imparáveis caso escapassem do laboratório.
Mesmo que a primeira iteração experimental de tal germe fosse frágil demais para sobreviver no ambiente ou no corpo humano, diz Esvelt, seria relativamente simples projetar geneticamente versões novas, mais resilientes, com a tecnologia existente. Pior ainda, ele diz, os resultados poderiam ser transformados em arma. O possível caminho de 2019 até a aniquilação global pareceu direto demais, ele concluiu.
Mas ele não era especialista em todos os campos científicos envolvidos na pesquisa sobre vida-espelho, então começou a fazer ligações. Ele descreveu pela primeira vez suas preocupações a Relman numa noite de fevereiro de 2022, em um restaurante nos arredores de Washington, DC. Esvelt esperava que Relman lhe dissesse que ele estava errado, que havia deixado passar algo ao longo dos anos reunindo dados. Em vez disso, Relman ficou preocupado.
A preocupação se espalha
Quando Relman voltou para a Califórnia, leu mais sobre a tecnologia, os riscos e o papel da quiralidade no sistema imunológico e no ambiente. E consultou especialistas que conhecia bem, ecólogos, outros microbiologistas, imunologistas, todos líderes em suas áreas, na tentativa de aliviar suas preocupações. “Eu esperava que eles fossem capazes de dizer: eu já pensei sobre isso e vejo um problema na sua lógica. Vejo que, na verdade, não é tão ruim”, ele diz. “A cada passo, isso não aconteceu. Havia algo nisso que era novo para cada pessoa.”
A preocupação se espalhou. Relman trabalhou com Jack Szostak, professor de química na University of Chicago, e com um grupo de pesquisadores para ver se era possível argumentar que a vida-espelho não iria eliminar a humanidade. Nesse grupo estava Kate Adamala, bióloga sintética da University of Minnesota. Ela era uma escolha natural: Adamala havia compartilhado a bolsa inicial da NSF, em 2019, para explorar tecnologias de vida-espelho.
Ela também se convenceu de que o risco era real, e ficou atônita por não ter percebido isso antes. “Eu queria que, numa tarde ensolarada, a gente estivesse tomando café e percebesse que o mundo está prestes a acabar, mas não foi isso que aconteceu”, ela diz. “Tenho vergonha de admitir que eu nem fui a primeira a levantar os riscos.” Ao longo do fim de 2023 e início de 2024, o esforço começou a assumir a forma de uma investigação científica rigorosa. Especialistas receberam uma hipótese, a saber, que, se células-espelho fossem construídas, elas representariam uma ameaça existencial, e foram convidados a contestá-la. O objetivo era falsificar a hipótese. “Seria ótimo se estivéssemos errados”, diz Vaughn Cooper, microbiologista da University of Pittsburgh e presidente eleito da American Society for Microbiology.
Relman diz que, à medida que químicos e biólogos aprendiam mais sobre o trabalho uns dos outros e começavam a entender o que imunologistas sabem sobre como seres vivos se defendem, passaram a ligar os pontos e ver um quadro emergente de uma ameaça sintética imparável.
Alguns cientistas reagiram contra o cenário apocalíptico, sugerindo que o caso contra a vida-espelho oferece uma “visão inflada do perigo”.
Timothy Hand, imunologista da University of Pittsburgh que não havia participado da reunião da NSF em 2019, não ficou inicialmente preocupado quando ouviu falar de vida-espelho, em 2024. “O sistema imunológico dos mamíferos tem essa capacidade incrível de criar anticorpos contra qualquer forma”, ele diz. “Quem liga se é um espelho?” Mas, quando analisou mais de perto esse processo, ele conseguiu ver uma cascata de problemas potenciais muito antes da produção de anticorpos. Comece pela detecção: macrófagos, que são células que o sistema imunológico usa para identificar e despachar invasores, usam receptores sensores quirais em suas superfícies. As proteínas que usam para se prender a esses invasores também são quirais. Isso sugere a possibilidade de que um organismo possa ser infectado por um organismo-espelho e não conseguir detectá-lo nem se defender. “A falta de detecção imune inata é uma circunstância incrivelmente perigosa para o hospedeiro”, diz Hand.
No início de 2024, Glass também havia ficado preocupado. Relman e James Wagstaff, biólogo estrutural da Open Philanthropy, o visitaram no Venter Institute para conversar sobre a possibilidade de usar tecnologia de células sintéticas, a especialidade de Glass, para construir vida-espelho. “No começo eu pensei: isso não pode ser real”, diz Glass. Eles passaram por argumentos e contra-argumentos. “Quanto mais isso prosseguia, mais eu começava a me sentir mal”, ele diz. “Me fez perceber que o trabalho que eu vinha fazendo por grande parte dos últimos 20 anos poderia estar preparando o mundo para essa catástrofe incrível.”
Na segunda metade de 2024, o grupo crescente de cientistas montou o relatório e escreveu o fórum de políticas para a Science. Relman informou formuladores de políticas na Casa Branca e membros da comunidade de segurança nacional. Pesquisadores se reuniram com o National Institutes of Health e a National Science Foundation. “Nós informamos as Nações Unidas, o governo do Reino Unido, o governo de Singapura, organizações de financiamento científico do Brasil”, diz Glass. “Falamos com o governo chinês de forma indireta. Estávamos tentando não surpreender ninguém.”
Um ano e meio depois, o impulso teve impacto. A UNESCO recomendou uma moratória global, por precaução, sobre a criação de células de vida-espelho, e grandes organizações filantrópicas que financiam ciência, incluindo a Alfred P. Sloan Foundation, anunciaram que não financiarão pesquisas que levem a um microrganismo-espelho. O Bulletin of the Atomic Scientists destacou considerações sobre vida-espelho em seu relatório mais recente sobre o Relógio do Juízo Final. Em março, o Scientific Advisory Board do Secretário-Geral das Nações Unidas emitiu um breve documento destacando os riscos, observando, por exemplo, que o progresso recente na construção de moléculas-espelho poderia reduzir o custo de criar um micróbio-espelho.
“Acho que ninguém realmente acredita, neste estágio, que deveríamos criar vida-espelho, com base nas evidências disponíveis”, diz James Smith, o cientista que lidera o MBDF, a organização sem fins lucrativos focada em avaliar os riscos da vida-espelho, que é financiada pela Coefficient Giving, pela Sloan Foundation e por outras organizações. O desafio agora, diz Smith, é que cientistas trabalhem com formuladores de políticas públicas e bioeticistas para definir quanta pesquisa sobre vida-espelho deve ser permitida, e quem fará cumprir as regras.
Traçando a linha
Nem todo mundo está convencido de que organismos-espelho representem uma ameaça existencial. É difícil verificar previsões sobre como bactérias-espelho se comportariam no sistema imunológico, ou no mundo mais amplo, sem fazer experimentos com elas. Alguns cientistas reagiram contra o cenário apocalíptico, sugerindo que o caso contra a vida-espelho oferece uma “visão inflada do perigo”. Outros observaram que carboidratos chamados glicanos já existem em formas tanto “canhotas” quanto “destras”, mesmo em patógenos, e o sistema imunológico pode reconhecer ambas. Experimentos focados em interações entre o sistema imunológico e moléculas-espelho, dizem eles, poderiam ajudar a esclarecer os riscos de organismos-espelho e reduzir a incerteza.
Andy Ellington, biotecnologista e biólogo sintético da University of Texas at Austin, não acha que organismos-espelho vão se concretizar tão cedo. Mesmo que se concretizem, ele não tem certeza de que representarão uma ameaça. “Se houver algum dano à raça humana, isso está por volta da posição 382 na minha lista”, ele diz. Mas, ao mesmo tempo, ele diz que é uma questão complicada que vale a pena estudar mais, e quer ver as conversas continuarem: “Estamos operando num espaço em que há tanto desconhecido que é muito difícil fazer avaliação de risco.”
Mesmo entre aqueles convencidos de que o pior cenário é possível, pesquisadores ainda discordam sobre onde traçar a linha. Que investigações devem ser permitidas e quais devem ser proibidas?
Adamala, da University of Minnesota, e outros veem uma linha natural nos ribossomos, as fábricas celulares que transformam cadeias de aminoácidos em proteínas. Eles seriam um ingrediente crítico para criar um organismo autorreplicante, e Adamala diz que o caminho para chegar lá, uma vez que ribossomos-espelho estejam em funcionamento, seria bastante direto. Mas Zhu, da Westlake, e outros retrucam que vale a pena desenvolver ribossomos-espelho porque eles poderiam produzir peptídeos e proteínas potencialmente úteis para a medicina de forma mais eficiente do que métodos químicos tradicionais. Ele vê uma distinção clara, e uma lacuna fundamental, entre esse tipo de tecnologia e a criação de um organismo sintético vivo. “É crucial distinguir a biologia molecular de imagem espelhada da vida de imagem espelhada”, ele diz. Dito isso, ele aponta que muitas moléculas sintéticas e organismos contendo componentes não naturais, incluindo, mas não se limitando, ao subconjunto de imagem espelhada, podem representar riscos à saúde. Pesquisadores, diz ele, deveriam se concentrar em desenvolver diretrizes holísticas para cobrir tais riscos, e não apenas aqueles de moléculas-espelho.
Mesmo que o risco exato permaneça incerto, Esvelt continua mais convencido do que nunca de que o trabalho deveria ser pausado, talvez indefinidamente. Ninguém deu uma investida significativa na hipótese de que a vida-espelho poderia eliminar tudo, ele diz. As principais incertezas não estão em torno de saber se a vida-espelho é perigosa, ele ressalta, elas têm mais a ver com identificar qual bactéria, incluindo que genes ela codifica, do que ela se alimenta, como ela evita as sentinelas do sistema imunológico, poderia levar às consequências mais graves. “O risco de perder tudo, como o futuro inteiro da humanidade integrado ao longo do tempo, não vale nenhuma pequena fração da economia. Você não mexe com risco existencial assim”, ele diz.
Em alguns aspectos, cientistas já estiveram aqui antes, estabelecendo regras e limites para pesquisa. Dois anos após o início da pandemia de covid-19, por exemplo, a Organização Mundial da Saúde publicou diretrizes para gerenciar riscos em pesquisa biológica. Mas a história é muito mais profunda: episódios horríveis de experimentação humana levaram ao estabelecimento de comitês de ética, os institutional review boards, para fornecer supervisão ética. No começo dos anos 1970, em resposta a preocupações sobre infecções adquiridas em laboratório e ao uso crescente de guerra biológica, o US Centers for Disease Control and Prevention estabeleceu níveis de biossegurança, os BSLs, que regem o trabalho em experimentos biológicos potencialmente perigosos.
E em 1975, no alvorecer da pesquisa com DNA recombinante, que permite aos pesquisadores inserir material genético de um organismo em outro, geneticistas se reuniram no centro de conferências de Asilomar, em Pacific Grove, Califórnia, para definir regras que governariam o trabalho. Havia preocupações sobre o que aconteceria se algum vírus ou bactéria, geneticamente modificado para ter traços que o tornassem particularmente perigoso para as pessoas, escapasse de um laboratório. Cientistas concordaram com restrições autoimpostas, como uma moratória na pesquisa até que novas diretrizes de segurança estivessem em vigor. Como resultado do encontro, em junho de 1976 o NIH emitiu regras que, entre outras coisas, categorizaram os riscos associados a experimentos com DNA recombinante e os alinharam ao sistema de BSL recém-adotado.
Asilomar costuma ser exaltado como um modelo bem-sucedido de autogovernança científica. Mas essa percepção reflete uma tendência a recordar o encontro por uma névoa nostálgica. “Na verdade, foi incrivelmente bagunçado e humano”, diz Luis Campos, historiador da ciência na Rice University. Nobelistas igualmente brilhantes argumentaram de ambos os lados da questão de restringir ou não a pesquisa com DNA recombinante. Discussões técnicas dominaram, conversas sobre quem seria afetado pela tecnologia ficaram ausentes. O encontro não começou a estabelecer diretrizes, diz Campos, até que advogados mencionaram responsabilidade civil e vazamentos de laboratório.
Por ora, não está claro se esses exemplos de autogovernança, que surgiram a partir de riscos demonstrados de tecnologias existentes, oferecem lições úteis para a comunidade de vida-espelho. Três imagens concorrentes do futuro estão entrando em foco: a vida-espelho pode não ser possível, pode ser possível mas não ameaçadora, ou pode ser possível e capaz de obliterar toda a vida na Terra.
Cientistas podem estar se censurando por medo e especulação. Para alguns, desligar o trabalho parece necessário e urgente, para outros, é uma limitação desnecessária. O que está claro é que a pergunta sobre o que fazer em relação à vida-espelho tem sido ao mesmo tempo esclarecedora e desorientadora, empurrando cientistas a interrogar não apenas sua pesquisa atual, mas para onde ela pode levar. Este é um território inexplorado.
Stephen Ornes é um escritor de ciência baseado em Nashville, Tennessee, Estados Unidos.
Stephen Ornes
