Учёные создали электрический метод для поиска признаков жизни в космических образцах
Японские исследователи разработали электрический метод, способный различать зеркальные формы отдельных молекул аминокислот с точностью более 80%. Такая технология в перспективе может использоваться в компактных приборах для поиска потенциальных признаков жизни в образцах с Марса, астероидов и других небесных тел.
Метод разработали специалисты Университета Осаки. В его основе лежит одна из характерных особенностей земной жизни — предпочтение определённой пространственной формы органических молекул.
Многие аминокислоты существуют в двух зеркальных вариантах, обозначаемых L и D. Они имеют одинаковый химический состав, но отличаются пространственным расположением атомов. Белки живых организмов на Земле почти полностью построены из L-аминокислот.
Поэтому заметное преобладание одной зеркальной формы над другой рассматривается как потенциальная биосигнатура. Само по себе такое соотношение ещё не является доказательством существования жизни, однако может стать важным признаком при анализе внеземного вещества.
Для определения формы аминокислот исследователи создали чрезвычайно небольшой зазор между двумя золотыми электродами. Когда отдельная молекула проходит через этот нанозазор, между электродами возникает туннельный электрический ток.
Форма электрического сигнала зависит от структуры проходящей молекулы. Искусственный интеллект анализирует полученные импульсы и определяет, к какой зеркальной форме относится аминокислота.
В экспериментах система смогла различать L- и D-формы аминокислот с точностью более 80%. По словам авторов, это первое различение хиральности аминокислот непосредственно на уровне отдельных молекул.
Преимущество технологии заключается в том, что исследователям не требуется анализировать сразу большое количество одинаковых молекул. Каждый проход через нанозазор создаёт отдельный электрический сигнал, благодаря чему молекулы можно буквально подсчитывать по одной.
Учёные также проверили метод не только на подготовленных лабораторных растворах, но и на значительно более сложных природных образцах.
Для одного эксперимента использовали вещество метеорита Мерчисон, упавшего в Австралии в 1969 году. Этот углистый метеорит известен большим разнообразием органических соединений, включая многочисленные аминокислоты.
Вторым материалом стала почва из гиперзасушливой части пустыни Атакама в Чили. Такие районы используются в астробиологических исследованиях как один из земных аналогов чрезвычайно сухой поверхности Марса.
Электрический метод смог определить основные особенности состава аминокислот в обоих типах образцов. Полученные результаты в целом соответствовали данным традиционных аналитических методов.
Для будущих космических миссий электрический подход может иметь несколько преимуществ. Систему потенциально можно сделать небольшой, а измерения не требуют сложного оптического оборудования. По данным разработчиков, метод также менее чувствителен к вибрациям и может обходиться без химических реагентов, необходимых некоторым существующим способам анализа.
Это особенно важно для посадочных аппаратов и планетоходов, где масса оборудования, энергопотребление и количество расходных материалов строго ограничены.
Однако созданная система пока является лабораторной технологией. Исследователи ещё не представили готовый космический прибор и не испытывали метод непосредственно на другой планете.
Дальнейшая работа должна показать, насколько надёжно технология сможет определять соотношение зеркальных форм аминокислот в ещё более сложных смесях и при условиях, характерных для автоматической космической миссии.
Если технологию удастся миниатюризировать и адаптировать для космических аппаратов, она сможет дополнить другие методы поиска органических соединений и потенциальных признаков биологической активности.
Исследование в журнале Nature Communications.