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Two molecules can contain exactly the same atoms, in the same order, and still behave differently in a living body. One version of a medicine may cure an illness, while its mirror image may do nothing, or cause harm. Researchers at the University of Strathclyde and Durham University have now sketched a way to check whether a biological sample is built the conventional way or with the mirror-image molecules of a hypothetical form of life called 'mirror life'. That form does not exist today.
Deux molécules peuvent contenir exactement les mêmes atomes, disposés dans le même ordre, et pourtant se comporter différemment dans un organisme vivant. Une version d'un médicament peut guérir une maladie, tandis que son image miroir n'a aucun effet ou se révèle nocive. Des chercheurs des universités de Strathclyde et de Durham ont désormais esquissé une méthode permettant de vérifier si un échantillon biologique est construit selon le mode conventionnel ou à partir des molécules en image miroir d'une forme de vie hypothétique appelée « vie miroir ». Cette forme de vie n'existe pas aujourd'hui.
The concern is a biosecurity one. Mirror life is considered a low-likelihood but potentially high-severity threat, because artificially created mirror organisms could interact with the natural world in unpredictable ways and potentially evade some of the biological defenses that protect humans, animals and plants. Scientists have called for restrictions on research aimed at creating self-replicating mirror organisms, and governments and international organizations have considered the risks.
L'inquiétude relève de la biosécurité. La vie miroir est considérée comme une menace peu probable, mais potentiellement très grave, car des organismes miroir créés artificiellement pourraient interagir avec le monde naturel de façon imprévisible et échapper à certaines défenses biologiques qui protègent les humains, les animaux et les plantes. Des scientifiques ont appelé à restreindre les recherches visant à créer des organismes miroir capables de se répliquer, et des gouvernements ainsi que des organisations internationales ont examiné les risques.
The proposed method rests on circularly polarized luminescence, or CPL: light emitted by molecules in a rotating, twisted pattern, which reveals the handedness, or chirality, of the molecules that emit it. The same property of light is already used in everyday objects, such as the stereoscopic effect of 3D movie glasses. The researchers propose fluorescent probes that bind to structures inside cells and produce distinctive CPL signals. Together these signals form a molecular fingerprint indicating whether a sample has the conventional chirality of terrestrial life or its mirror image. To reduce the risk of false results, the paper proposes a panel of probes targeting several biological structures instead of a single measurement.
La méthode proposée repose sur la luminescence à polarisation circulaire, ou CPL : une lumière émise par des molécules selon un motif en rotation et en torsion, qui révèle la chiralité, c'est-à-dire le sens d'orientation, des molécules qui l'émettent. Cette même propriété de la lumière est déjà exploitée dans des objets du quotidien, comme l'effet stéréoscopique des lunettes 3D de cinéma. Les chercheurs proposent des sondes fluorescentes qui se fixent sur des structures à l'intérieur des cellules et produisent des signaux CPL caractéristiques. Ensemble, ces signaux forment une empreinte moléculaire indiquant si un échantillon présente la chiralité conventionnelle de la vie terrestre ou son image miroir. Pour réduire le risque de faux résultats, l'article propose un ensemble de sondes ciblant plusieurs structures biologiques plutôt qu'une mesure unique.
The technique is not yet a finished test. The team notes that existing CPL instruments, including microscopes, cameras and biological cell plate readers, have already been demonstrated at laboratory scale, in work led at Durham by Professor Robert Pal. A complete mirror-life detection assay, however, has not yet been demonstrated experimentally. The authors present the method as a contingency measure, and stress that it can be developed on conventional biological samples, without making any mirror organism.
La technique n'est pas encore un test achevé. L'équipe rappelle que les instruments CPL existants, notamment les microscopes, les caméras et les lecteurs de plaques cellulaires, ont déjà été démontrés à l'échelle du laboratoire, dans des travaux menés à Durham sous la direction du professeur Robert Pal. Un dosage complet de détection de la vie miroir, en revanche, n'a pas encore été démontré expérimentalement. Les auteurs présentent la méthode comme une mesure de précaution, et insistent sur le fait qu'elle peut être mise au point sur des échantillons biologiques classiques, sans fabriquer le moindre organisme miroir.
For laboratories and authorities charged with monitoring biological risks, the benefit would be a surveillance tool ready before any such organism appears, rather than after. Neither the paper nor its authors give a date for when the approach could be used outside the laboratory, and the next step they describe is validation with conventional samples.
Pour les laboratoires et les autorités chargés de surveiller les risques biologiques, l'intérêt serait de disposer d'un outil de surveillance prêt avant l'apparition d'un tel organisme, et non après. Ni l'article ni ses auteurs ne donnent de date à partir de laquelle l'approche pourrait être utilisée hors du laboratoire, et la prochaine étape décrite est la validation sur des échantillons classiques.