Уявіть собі життя, зібране як відображення у дзеркалі: воно виглядає знайомо, але жоден природний механізм не може його розпізнати чи зупинити. Саме над створенням таких «дзеркальних» організмів сьогодні працює синтетична біологія, і ця перспектива викликає серйозне занепокоєння у фахівців із біобезпеки. Нове дослідження, опубліковане в журналі Royal Society Open Science, пропонує надійний спосіб вчасно помітити витік подібних організмів за допомогою особливого закрученого світла.
У чому головна небезпека «дзеркального життя»?
Уся біосфера Землі — від найпростішої бактерії до людини — підпорядковується жорсткому правилу просторової симетрії, яке вчені називають гомохіральністю. Молекули, з яких ми складаємося, існують у двох дзеркальних формах, як права та ліва рукавички. Природа обрала лише один варіант: наші білки побудовані з «лівих» амінокислот, а спіралі ДНК — із «правих» цукрів.
Якщо вчені створять у лабораторії дзеркальну бактерію з «правих» білків та «лівої» ДНК, вона стане для навколишнього світу справжнім примарою. Імунна система людини, тварин і рослин просто не «побачить» такого збудника, адже антитіла й ферменти налаштовані лише на природну орієнтацію молекул. Звичайні віруси-бактеріофаги та хижі мікроорганізми також не зможуть її знищити. Водночас дзеркальна клітина цілком здатна харчуватися простими речовинами з довкілля й безконтрольно розмножуватися, загрожуючи екосистемам.
Чому звичні тести не спрацюють?
Сучасна медична та екологічна діагностика — наприклад, ПЛР-тести чи імуноферментний аналіз — працює за принципом «ключ до замка». Тест-системи шукають знайомі біохімічні фрагменти. Проте для дзеркальних молекул звичайні реагенти не підходять: у разі витоку з лабораторії стандартні датчики мовчатимуть, навіть якщо проба кишітиме синтетичними клітинами.
Як працює світлова сигналізація?
Автори дослідження запропонували обійти біохімію й звернутися до фізики, використавши циркулярно поляризовану люмінесценцію (CPL).
Деякі речовини під дією опромінення здатні світитися особливим чином: світлова хвиля при цьому не просто коливається в одній площині, а закручується у просторі в праву або ліву спіраль. Напрямок цього «закручування» напряму залежить від того, ліва чи права молекула випромінює світло. Дзеркальні копії однієї й тієї самої речовини завжди дають протилежний за знаком оптичний сигнал.
Науковці пропонують використовувати це явище як універсальний детектор біобезпеки.
Поки створення повноцінної дзеркальної клітини залишається справою найближчих десятиліть, розробка таких систем раннього попередження дозволяє закласти правила безпеки ще до того, як технологія вийде за межі теоретичних моделей.
