Учёные предложили первый метод, который сможет распознавать зеркальную жизнь, если люди когда-нибудь научатся создавать такие организмы. Детектор должен отличать обычные клетки от гипотетических зеркальных по тому, как их молекулы взаимодействуют со светом. Самой зеркальной жизни пока не существует, поэтому авторы заранее готовят способ заметить потенциально опасный организм.
Зеркальная жизнь строилась бы из тех же химических кирпичиков, что и привычная, но с противоположной пространственной ориентацией. Многие биологические молекулы обладают хиральностью: две формы содержат одинаковые атомы, но соотносятся друг с другом примерно как левая и правая ладони. Земная жизнь почти всегда выбирает одну сторону. Белки, например, строятся в основном из L-аминокислот, а ДНК и РНК используют сахара противоположной ориентации.
У полностью зеркального организма этот молекулярный выбор поменялся бы на обратный. Учёные опасаются, что иммунная система и другие природные механизмы защиты могут хуже распознавать некоторые структуры зеркальных клеток. Авторы работы поэтому называют появление зеркальной жизни маловероятной, но потенциально очень серьёзной биологической угрозой.
Для поиска зеркальных клеток исследователи предлагают использовать циркулярно поляризованную люминесценцию. Сначала специальные флуоресцентные молекулы прикрепляются к мембранам, нуклеиновым кислотам, органеллам и другим частям клетки. Затем прибор анализирует испускаемый свет. Направление его поляризации помогает определить пространственную ориентацию молекул и получить характерный оптический отпечаток клетки.
Основной физический принцип знаком даже людям, далёким от лабораторной оптики. Поляризацию света используют очки для 3D-кино, где каждый глаз получает свой набор световых волн. В лаборатории гораздо более чувствительная аппаратура способна извлекать из поляризации информацию о строении молекул.
Одной флуоресцентной метки для надёжного результата недостаточно. Авторы предлагают одновременно проверять несколько клеточных структур разными зондами. Совпадение нескольких сигналов должно уменьшить число ложных срабатываний и помочь отличить зеркальную клетку от необычного, но обычного земного образца.
Разработчикам при этом не придётся создавать зеркальные организмы ради испытаний. Метод можно отлаживать на обычных клетках и веществах с известной хиральностью. Технологии для регистрации нужных оптических сигналов уже работают в лабораторных микроскопах, камерах и приборах для анализа клеточных образцов, однако полноценный детектор зеркальной жизни исследователи пока не построили и экспериментально не проверили.
Авторы допускают, что достаточно чувствительный микроскоп в будущем сможет обнаружить даже одну зеркальную клетку. Пока это расчётная возможность, а не результат испытаний. Учёные подчёркивают, что опасный организм не появился и непосредственной угрозы сейчас нет. Новый метод задуман как страховка на случай, если синтетическая биология однажды приблизится к созданию самовоспроизводящейся зеркальной клетки.