Электрофизиологический тест может выявить признаки внеземной жизни в космосе

Фото из открытых источников

Если внеземная жизнь существует, то ей, безусловно, до сих пор удавалось оставаться в тени (по крайней мере, с точки зрения официального научного консенсуса).

Международные исследователи во главе с командой из Университета Осаки в Японии разработали новый электрический метод обнаружения признаков жизни за пределами земной атмосферы, который обещает быть проще, чем существующие подходы к обнаружению инопланетян.

Данный метод фокусируется на аминокислотах, строительных блоках белков, и его подробности были опубликованы в журнале Nature Communications.

Аминокислоты существуют в двух зеркально симметричных формах: L-форме и D-форме, и баланс между ними в образце может указывать на то, были ли аминокислоты произведены живым или неживым организмом.

В научной терминологии форма (или «хиральность») аминокислоты называется её хиральностью, и разработанная исследователями методика позволяет определить эту хиральность, используя крошечный зазор между двумя золотыми нанопроволоками.

«Продемонстрированные здесь методы обнаружения и различения молекулярной хиральности на уровне отдельных молекул свидетельствуют о фундаментальном прогрессе в области химического анализа», — пишут исследователи.

Хиральность аминокислот уже можно анализировать с помощью метода жидкостной хроматографии-масс-спектрометрии (ЖХ-МС), но необходимые для этого приборы громоздки, требуют больших объемов образцов и множества химических процессов. Это не идеальный вариант для перевозки на лунном вездеходе.

Разработанный исследователями продукт намного, намного меньше по размеру.

Два золотых нанопровода едва разделены друг от друга и создают между собой электрический туннельный ток — квантовый эффект, при котором электроны «просачиваются» через зазор.

Когда раствор, содержащий молекулы аминокислот, наносится на микрочип с зазором, ток изменяется таким образом, что это можно измерить, выявив, в каких формах находятся аминокислоты. Для идентификации молекул L-формы и D-формы по электрическим импульсам использовалось машинное обучение.

«Благодаря сочетанию нашей технологии туннелирования через нанозазоры с искусственным интеллектом нам удалось различить L- и D-формы аминокислот с точностью более 80 процентов», — говорит биоинженер Такахито Оширо из Университета Осаки. «Это первое определение хиральности аминокислот на уровне отдельных молекул».

Для создания полностью работоспособного сканера аминокислот, который можно будет включить в набор инструментов астронавта, потребуется больше испытаний и разработок, но исследователи уже сравнили этот подход с существующими методами.

«Мы проанализировали природные образцы из метеорита Мурчисон в Австралии и образцы почвы из пустыни Атакама в Чили», — говорит нанотехнолог Масатеру Танигучи из Университета Осаки. «Наш метод сопоставим с традиционными методами, поскольку оба позволяют выявлять основные особенности аминокислотного состава».

Конечно, это не детектор инопланетной жизни дальнего действия – нам все равно придется добывать образцы для анализа, – но устройство с нанозазором обещает относительно простой и компактный механизм тестирования, требующий меньшей подготовки и меньшего количества молекул.

Вполне возможно, его можно будет устанавливать на зонды и марсоходы без экипажа, например, для передачи информации об обнаруженных признаках жизни на далёких лунах и планетах. Однако до этого ещё далеко.

Одна из задач, которую исследователям предстоит решить в дальнейшем, — это подготовка сенсора к работе с молекулами, с которыми он, возможно, раньше не сталкивался или на которых не обучался. Компонент машинного обучения здесь имел решающее значение для успеха исследования.

Теперь эту технологию можно использовать более широко – для химического анализа как на Земле, так и за ее пределами – и если мы когда-нибудь обнаружим жизнь на инопланетной территории, именно этот подход может привести к открытию.

«Эти результаты позволяют разработать целенаправленный электрический подход к анализу хиральных аминокислот на уровне отдельных молекул и закладывают основу для будущих применений в изучении химически сложных образцов, в том числе имеющих отношение к астробиологическим исследованиям», — пишут исследователи.