Biological recognition of mirror-image glycans
这项研究表明，现有的生物系统（包括人类免疫受体和抗体）能够识别并与镜像糖类相互作用，从而挑战了“手性反转会阻碍自然生物与假设的镜像生物之间的分子识别”这一假设。
原始论文采用 CC BY 4.0 许可（https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）。 这是一篇未经同行评审的预印本的AI生成解释。这不是医疗建议。请勿根据此内容做出健康决定。 阅读完整免责声明
地球上的生命是由具有特定手性的分子构成的，就像右手无法套进左手手套一样。这种被称为“手性”的特征意味着，我们身体里的糖类、蛋白质和其他构建模块，都是在假设的“镜像生命”世界中可能存在的镜像版本。科学家们长期以来一直好奇，如果存在这样的镜像生物会发生什么。一种普遍的担忧是，我们的免疫系统——作为抵御入侵者的防御力量——会对它们完全视而不见。因为我们的防御机制经过训练，能够识别自然糖类和蛋白质的特定形状，所以镜像形式的入侵者可能会在不被察觉的情况下溜过，从而对所有现有生命造成灾难性的威胁。
为了测试这一想法，研究人员开始观察免疫系统的传感器是否真的能检测到这些镜像糖类。他们将重点放在聚糖（glycans）上，这是一种覆盖在我们体内每个细胞表面的复杂糖结构。这些糖类充当着身份识别证，告诉免疫系统一个细胞是属于自身组织还是外来入侵者。核心问题很简单：如果一个糖分子被翻转成其镜像版本，通常用来读取这些识别证的蛋白质是否还能识别它？
来自北美和欧洲多所大学的一个科学家团队设计了一个巧妙的实验来回答这个问题。他们创建了一个微型病毒库，每个病毒表面都涂覆着数以千计的糖分子。其中一些病毒穿着“自然糖”，而另一些则穿着它们的“镜像版本”。随后，他们将这些病毒暴露在各种人类免疫成分中，包括纯化的蛋白质、血细胞，甚至是活体小鼠。目标是观察免疫系统是会忽略这些镜像糖类，还是会以某种方式识别它们。
结果令人惊讶。免疫系统并不像之前认为的那样对镜像生命视而不见。当研究人员测试一种名为 DC-SIGN 的特定免疫受体（该受体通常有助于人体检测细菌）时，他们发现它也能与镜像糖类结合。具体而言，尽管该受体旨在识别其自然对应物，但它也能抓取葡萄糖和半乳糖的镜像版本。这种结合并非错误或随机的偶然，而是取决于病毒表面糖类的精确形状和密度。事实上，研究人员发现，该受体能够像识别自然形态一样区分不同的镜像形状，展示了其在读取糖类代码方面惊人的灵活性。
这种识别镜像糖类的能力并不仅限于一种蛋白质。当团队测试人类血细胞时，他们发现某些类型的白细胞，特别是 T 细胞，也会与镜像糖类结合。此外，人类血液中存在的天然抗体（作为第一道防线）对这些镜像结构表现出了广泛的反应。有些人拥有能识别镜像甘露糖的抗体，而有些人则没有，这表明人类免疫库具有足够的差异性，足以识别出这些异形结构。
研究还观察了在活体动物体内发生的情况。当研究人员将涂有糖类的病毒注射到小鼠体内时，镜像糖改变了病毒在体内的去向。自然糖倾向于将病毒送往肝脏，而某些镜像糖则将病毒送往脾脏或使其留在血液中。这证明了糖分子的形状是一个强大的信号，决定了身体如何处理外来颗粒，即使这些颗粒是由镜像材料构成的。
然而，这种识别并非普遍存在。免疫系统并不平等地识别每一种镜像糖。例如，虽然镜像葡萄糖和半乳糖被各种免疫成分识别，但镜像甘露糖在测试的纯化蛋白质中很大程度上被忽略了。这表明免疫系统与镜像生命之间存在着一种复杂的关系；它并非完全盲目，但也并非对一切都了如指掌。某些镜像形状是可见的，而另一些则依然隐藏。
这些发现挑战了镜像生物会对我们的防御系统隐形的观点。相反，它们表明我们的免疫系统具有一定程度的塑性，允许它与那些与其进化所见之物完全相反的结构进行交互。虽然这并不意味着我们已经做好了对抗镜像世界入侵的充分准备，但它确实表明，自然生命与镜像生命之间的界限并不像曾经认为的那样绝对。免疫系统可以看见，有时甚至可以抓住镜像，这为我们理解跨越分子手性鸿沟的生物识别机制开启了新的篇章。
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