La plupart des molécules biologiques principales, y compris toutes les protéines, l'ADN et l'ARN, pointent dans une direction ou une autre. En d'autres termes, ils sont chiraux ou remis. Comme la façon dont votre gant gauche ne s'adapte que votre main gauche et votre gant droit votre main droite, les molécules chirales ne peuvent interagir qu'avec d'autres molécules de maintenance compatible.
Deux chiralités sont possibles: gauche et droite, officiellement appelée L pour le latin laevus et d pour dexter. Toute vie sur Terre utilise des protéines L et des sucres D. Même Archaeaun grand groupe de micro-organismes avec des compositions chimiques inhabituelles, s'en tiennent au programme sur la main des molécules principales qu'ils utilisent.
Depuis longtemps, les scientifiques spéculent sur la fabrication de biopolymères qui refléteraient des composés dans la nature mais dans l'orientation opposée – à savoir, des composés en protéines D et des sucres L. Ces dernières années ont vu des progrès prometteurs, y compris des enzymes qui peuvent fabriquer des ARN miroir et des ANN miroir.
Lorsque les scientifiques ont observé que ces molécules de miroir se comportent comme leurs équivalents naturels, ils considéraient qu'il serait possible de leur faire toute une cellule vivante. Les bactéries miroir en particulier avaient le potentiel d'être un outil de recherche de base utile – permettant peut-être aux scientifiques d'étudier un nouvel arbre de vie pour la première fois et de résoudre de nombreux problèmes de bio-ingénierie et de biomédecine.
Cette soi-disant vie miroir – cellules vivantes fabriquées à partir de blocs de construction avec une chiralité opposée à ceux qui constituent la vie naturelle – pourraient avoir des propriétés très similaires aux cellules vivantes naturelles. Ils pourraient vivre dans le même environnement, concourir pour les ressources et se comporter comme vous l'attendriez de tout organisme vivant. Ils pourraient échapper à l'infection des autres prédateurs et systèmes immunitaires parce que ces adversaires ne pourraient pas les reconnaître.
Ces caractéristiques sont la raison pour laquelle des chercheurs comme moi étaient tellement attirés par la vie miroir en premier lieu. Mais ces qualités sont également d'énormes bugs de cette technologie qui en font un problème.
Je suis un biologiste synthétique qui étudie l'utilisation de la chimie pour créer des cellules vivantes. Je suis également un bio-ingénieur qui développe des outils pour la bioéconomie. En tant que chimiste de la formation, l'ingénierie Mirror Life semblait initialement être un moyen fascinant de répondre aux questions fondamentales sur la biologie et d'appliquer pratiquement ces résultats à l'industrie et à la médecine. Cependant, en apprenant davantage sur l'immunologie et l'écologie de la vie miroir, j'ai pris conscience des conséquences potentielles de l'environnement et de la santé de cette technologie.
De vraies préoccupations concernant la vie miroir hypothétique
Il est important de noter que les chercheurs sont probablement à au moins 10 à 30 ans de la création de bactéries miroir. Sur l'échelle de temps d'un champ rapide comme la biologie synthétique, une décennie est très longue. La création de cellules synthétiques est difficile en soi. La création de celles en miroir nécessiterait plusieurs percées techniques.
Cependant, cela entraînerait un risque. Si des cellules miroir étaient libérées dans l'environnement, elles pourraient probablement proliférer rapidement sans beaucoup de restriction. Les mécanismes naturels qui maintiennent les écosystèmes en équilibre, y compris l'infection et la prédation, ne fonctionneraient pas sur la vie miroir.
Les bactéries, comme la plupart des formes de vie, sont sensibles aux infections virales. Ces virus bactériens, ou bactériophages, entrent des bactéries en se liant à leurs récepteurs de surface, puis utilisent leur machinerie cellulaire pour se reproduire. Mais tout comme un gant gauche ne convient pas à une main droite, les bactériophages naturels ne reconnaîtraient pas les récepteurs des cellules miroir ni ne pourraient utiliser sa machine. La vie miroir serait probablement résistante aux virus.
Les micro-organismes à la recherche dans l'environnement gardent également les populations bactériennes en échec. Ils différencient les aliments de la non-nourriture en utilisant des récepteurs chimiques «goût». Tout ce à quoi ces récepteurs se lient, comme les bactéries et les débris organiques, sont considérés comme comestibles, tandis que les choses qui ne peuvent pas se lier à ces récepteurs, comme les roches, sont classées comme non comestibles. Réfléchissez à la façon dont un chien en train de rechercher sur le sol de la cuisine mangera un pain, mais reniflera seulement une cuillère et continuez. La vie miroir serait, pour les prédateurs bactériens, plus comme une cuillère que le pain – les prédateurs le «renifleraient» avec leurs récepteurs et se déplacent parce que ces cellules ne peuvent pas se lier.
La sécurité d'être consommée serait une excellente nouvelle pour les bactéries miroir, car elle lui permettrait de reproduire librement. Ce serait une bonne nouvelle pour le reste de l'écosystème, car les bactéries miroir pourraient coller tous les nutriments et se propager de façon incontrôlable. Même si les bactéries miroir n'attaquent pas activement d'autres organismes, ils consommeraient toujours les sources alimentaires dont d'autres organismes ont besoin. Et comme les cellules miroir auraient des taux de mortalité beaucoup plus bas que les organismes ordinaires en raison d'un manque de prédation, ils prendraient lentement mais sûrement l'environnement.
Même si les cellules miroir se développent plus lentement que les cellules normales, elles pourraient se développer sans rien les arrêter.
Immunité insuffisante
Un autre mécanisme de contrôle biologique qui ne serait pas en mesure de «renifler» les cellules miroir est le système immunitaire.
Vos cellules immunitaires vérifient constamment tout ce qu'ils trouvent dans votre sang. L'arbre de décision d'une cellule immunitaire est assez simple. Tout d'abord, décidez si quelque chose est vivant ou non, puis comparez-le avec sa base de données de «soi» – vos propres cellules. S'il est vivant mais ne fait pas partie de vous, alors il doit être tué. Les cellules miroir ne passeraient probablement pas la première étape de cet écran: cela n'induirait pas de réponse immunitaire car le système immunitaire ne serait pas en mesure de reconnaître ou de se lier à des antigènes cellulaires miroir. Cela signifie que les cellules miroir pourraient infecter une grande variété d'hôtes sans précédent.
Vous pourriez penser qu'une infection des bactéries miroir pourrait être traitée avec des antibiotiques de la même main. Cela fonctionnerait probablement et peut même être plus facile pour votre intestin que l'antibiothérapie ordinaire. Parce que les antibiotiques sont également remis, les versions miroir de ces médicaments n'affecteraient pas votre microbiome intestinal, tout comme la façon dont les antibioiques réguliers n'affecteraient pas les cellules miroir.
Mais les humains sont une partie relativement petite de l'écosystème. Tous les autres animaux et plantes peuvent également être sensibles à l'infection des agents pathogènes miroirs. S'il est possible d'imaginer développer des antibiotiques miroirs pour traiter les infections humaines, il est physiquement impossible de traiter l'ensemble du monde végétal et animal. Si tous les organismes sont sensibles à une infection même en mouvement lent par les bactéries miroir, il n'y a pas de bon traitement qui pourrait être déployé dans l'ensemble de l'écosystème.
Mieux vaut prévenir que désolé
Mirror Life est un sujet de recherche passionnant et un outil potentiel avec des applications pratiques en médecine et en biotechnologie. Mais pour de nombreux scientifiques, y compris moi, aucun de ces avantages l'emporte sur les graves conséquences de la santé humaine et de l'environnement qui pose la vie.
Moi et un groupe de chercheurs en immunologie, écologie, biosécurité et sécurité – y compris certains qui travaillaient activement sur la vie miroir – ont effectué une analyse approfondie des préoccupations possibles concernant la création de la vie miroir. Peu importe comment nous l'avons regardé, directement ou dans le miroir, les conclusions étaient claires: les avantages potentiels de la vie du miroir d'ingénierie ne valent pas le risque.
https://www.youtube.com/watch?v=mfmrmfjzn9aLa vie miroir est scientifiquement alléchante mais éthiquement imprudente.
Il n'y a aucun moyen de rendre quelque chose de complètement infaillible, et qui comprend toutes les garanties intégrées dans une cellule miroir qui pourrait empêcher le risque de libération accidentelle ou délibérée dans l'environnement. Les chercheurs travaillant dans cet espace, y compris nous, peuvent trouver cela décevant. Mais ne pas faire de cellules miroir peut assurer la sécurité et la sécurité de la planète. Plus de discussions entre la communauté scientifique mondiale sur les types de recherches sur les biomolécules miroirs et les technologies connexes sont sûres – ainsi que la façon de réguler cette recherche – peut aider à se protéger contre les dommages potentiels.
Garder les cellules miroir à l'intérieur du miroir, plutôt que de faire d'eux une réalité physique, est le chemin le plus clair pour rester en sécurité.
Kate Adamala, professeure adjointe de génétique, de biologie et de développement cellulaire, Université du Minnesota
