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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.
Due molecole possono contenere esattamente gli stessi atomi, nello stesso ordine, e comportarsi in modo diverso nell'organismo. Una versione di un farmaco può curare una malattia, mentre la sua immagine speculare può non fare nulla o causare danni. I ricercatori dell'Università di Strathclyde e dell'Università di Durham hanno ora abbozzato un modo per verificare se un campione biologico è costruito secondo la modalità convenzionale oppure con le molecole immagine speculare di una forma di vita ipotetica chiamata «vita speculare». Tale forma di vita oggi non esiste.
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.
La preoccupazione riguarda la biosicurezza. La vita speculare è considerata una minaccia a bassa probabilità ma potenzialmente di grave entità, perché gli organismi speculari creati artificialmente potrebbero interagire con il mondo naturale in modi imprevedibili ed eludere alcune delle difese biologiche che proteggono esseri umani, animali e piante. Gli scienziati hanno chiesto restrizioni sulla ricerca volta a creare organismi speculari autoreplicanti, e governi e organizzazioni internazionali hanno esaminato i rischi.
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.
Il metodo proposto si basa sulla luminescenza a polarizzazione circolare, o CPL: luce emessa dalle molecole secondo un andamento rotatorio e attorcigliato, che rivela la lateralità, ovvero la chiralità, delle molecole che la emettono. La stessa proprietà della luce è già utilizzata in oggetti di uso quotidiano, come l'effetto stereoscopico degli occhialini per il cinema 3D. I ricercatori propongono sonde fluorescenti che si legano alle strutture all'interno delle cellule e producono segnali CPL caratteristici. Insieme, questi segnali formano un'impronta molecolare che indica se un campione presenta la chiralità convenzionale della vita terrestre o la sua immagine speculare. Per ridurre il rischio di risultati falsi, l'articolo propone un insieme di sonde che prendono di mira diverse strutture biologiche anziché una sola misurazione.
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 tecnica non è ancora un test definitivo. Il team fa notare che gli strumenti CPL esistenti, tra cui microscopi, telecamere e lettori di piastre per colture cellulari, sono già stati dimostrati su scala di laboratorio, in un lavoro guidato a Durham dal professor Robert Pal. Un test completo per rilevare la vita speculare, tuttavia, non è ancora stato dimostrato sperimentalmente. Gli autori presentano il metodo come una misura di emergenza e sottolineano che può essere sviluppato su normali campioni biologici, senza creare alcun organismo speculare.
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.
Per i laboratori e le autorità incaricate di monitorare i rischi biologici, il vantaggio sarebbe disporre di uno strumento di sorveglianza pronto prima che un simile organismo compaia, anziché dopo. Né l'articolo né i suoi autori indicano una data in cui l'approccio potrebbe essere utilizzato al di fuori del laboratorio, e la fase successiva da loro descritta è la convalida su campioni convenzionali.