„Formele de viață în oglindă” pot suna ca o ficțiune științifico-fantastică, dar oamenii de știință avertizează că ar putea fi mortale pentru oameni și să distrugă mediul înconjurător

Când te uiți într-o oglindă, reflectarea ești tu, dar cu o inversare perfectă a tuturor trăsăturilor tale. Acest lucru ilustrează un fenomen pe care îl vedem și în lumea minusculă a moleculelor.

Unele molecule există ca imagini în oglindă ale lor, cunoscute ca „enantiomeri”care nu pot fi suprapuse una peste alta. Acest concept este cunoscut ca chiralitatesau „mânuire”. Este important pentru că imaginile în oglindă ale acelorași molecule pot avea efecte și funcții complet diferite în biologie.

Scris în revista Scienceun grup de 40 de oameni de știință renumiți au avertizat că, în următorul deceniu, este posibil să se creeze forme întregi de viață cu imagini în oglindă formate din acești enantiomeri – în special, viața microbiană, cum ar fi bacterii. Acest lucru prezintă pericole reale, susțin ei.

„Bacterii oglindă” ar putea sustrage sistemul imunitar al oamenilor, sugerează ei, provocând infecții mortale. Astfel de infecții ar putea duce, de asemenea, la deplasarea unei proporții substanțiale de specii de plante și animale, perturbând complet mediul.

Moleculele imaginii în oglindă sunt identice din punct de vedere structural, la fel cum mâinile tale stânga și dreaptă sunt identice structural și pot îndeplini exact aceleași funcții. Aceste molecule au, de asemenea, exact aceleași proprietăți chimice – dar din motive necunoscute, natura are o preferință pentru construirea vieții dintr-o singură versiune a unor astfel de molecule.

De exemplu, aminoacizii – elementele de bază ale proteinelor – sunt stângaci, în timp ce zaharurile sunt dreptaci. The ADN molecula este un filet cu șurub pe dreapta.

Această chiralitate selectivă definește modul în care moleculele interacționează în sistemele vii. Ea influențează modul în care drogurile și enzime (catalizatori biologici care accelerează reacțiile) funcționează în corpul nostru, precum și modul în care percepem aromele și mirosurile. De exemplu, molecula carvonă poate mirosi fie a mentă, fie a semințe de chimen, în funcție de versiunea „oglindă” a moleculei din care obțineți acest miros.

Înrudit: Oamenii de știință descoperă un eveniment de o dată la un miliard de an – 2 forme de viață care se unesc pentru a crea o nouă parte celulară

Alte molecule de oglindă au implicații mult mai profunde. Medicamentul talidomidă există sub două forme. Unul este un tratament puternic pentru greturile matinale; versiunea cu oglindă provoacă defecte congenitale devastatoare.

Acest lucru ridică întrebarea: ce ar fi dacă am putea face molecule biologice care există de cealaltă parte a oglinzii? Motivul din spatele acestei cercetări este parțial din curiozitate, dar are și aplicații practice.

Tratamentele medicale sunt din ce în ce mai mult derivate din molecule biologice precum peptide (fragmente mici de proteine), care pot fi utilizate pentru tratarea cancerului. Dar, în ciuda eficacității lor, proteinele și peptidele naturale se confruntă cu o limitare semnificativă: se degradează rapid în organism.

Acest lucru se datorează faptului că enzimele din corpurile noastre, care au evoluat pentru a descompune moleculele biologice pentru reciclare, sunt foarte eficiente în a viza peptidele naturale. Deci, aceste tratamente pentru cancer pot necesita dozare frecventă pentru a se asigura că funcționează.

Cu toate acestea, peptide similare construite din aminoacizi în oglindă probabil nu ar fi recunoscute de aceste sisteme de degradare, dar ar putea fi încă proiectate pentru a ținti cancerele. Și construirea acestora oglindă molecule biologice este deja realizabil: am făcut reflexii ale ADN-ului, „enzime oglindă” complet funcționale și multe altele.

Riscurile vieții oglinzii

Beneficiile potențiale ale moleculelor în oglindă sunt tentante. Următorul pas evident ar fi crearea de organisme pline oglindă, realizate în întregime din molecule care sunt reflexele versiunilor naturale.

Există deja grupuri de cercetare care lucrează la construirea bacteriilor „de la baza”. Cu alte cuvinte, ei încearcă să sintetizeze molecule biologice și să le asambleze în celule funcționale.

Deși fabricarea bacteriilor oglindă de la zero este încă probabil la un deceniu distanță, există deja preocupări reale cu privire la unde ar putea duce această cercetare. Cei 40 de oameni de știință care scriu în Science se tem că viața în oglindă, dacă ar fi așa evadare din laboratoare (și există o mulțime de exemple în care se întâmplă acest lucru), ar putea avea consecințe devastatoare.

Cea mai imediată îngrijorare este că bacteriile oglindă ar putea sustrage sistemele imunitare ale oamenilor, animalelor și plantelor. Apărarea noastră imunitară se bazează pe recunoașterea modelelor moleculare conservate găsite în agenții patogeni naturali (un organism sau alt agent – cum ar fi un virus – care provoacă boli), toate fiind construite din aminoacizi stângaci. Bacteriile oglindă nu ar avea aceste modele recunoscute, făcând sistemul nostru imunitar orb la prezența lor.

Bacteriile oglindă ar putea, de asemenea, perturba ecosistemele în moduri imprevizibile. De exemplu, probabil că ar fi capabili să evite controalele biologice, cum ar fi infecția virală și antibioticele bacteriene, permițându-le să prolifereze necontrolate.

Acest lucru ar putea duce la populații invazive de bacterii oglindă care înlocuiesc speciile native, perturbă rețelele trofice și modifică ciclurile nutritive, ceea ce poate duce la consecințe ecologice în cascadă.

Avertismentul oamenilor de știință cu privire la viața în oglindă este izbitor – în parte pentru că apare într-o revistă academică atât de prestigioasă, dar și pentru că este susținut de un riguros Analiză tehnică de 300 de pagini.

Mesajul lor dur, subliniind riscurile extraordinare ale organismelor oglindă, ar putea suna ca intriga unui thriller SF, dar preocupările se bazează pe raționament științific valid.

Bacteriile oglindă prezintă o provocare unică și fără precedent. Totuși, aceasta nu este o criză care se va desfășura mâine. Barierele tehnice în calea creării unei vieți complete a oglinzii rămân semnificative, oferind comunității globale suficient timp pentru a lua în considerare răspunsul său. Și oamenii de știință recunosc, de asemenea, că, dincolo de cercetările conduse doar de curiozitate, ei se străduiesc să conceapă orice justificare convingătoare pentru dezvoltarea organismelor pline de oglindă.

Acționând acum – printr-o guvernanță solidă, o supraveghere atentă și o colaborare internațională – putem ghida dezvoltarea biomoleculelor oglindă în mod responsabil, asigurându-ne totodată că este prevenită crearea unei vieți complete a oglinzii – cu excepția cazului în care riscurile acesteia sunt înțelese și atenuate fără echivoc.

Acest articol editat este republicat din Conversația sub o licență Creative Commons. Citiți articol original.