Tarptautinė mokslininkų komanda, vadovaujama Osakos universiteto tyrėjų, pristatė naują elektrinį metodą, kuris gali padėti ieškant gyvybės požymių už Žemės ribų. Technikos esmė yra gebėjimas itin mažame jutiklyje atpažinti aminorūgščių savybes, susijusias su biologine kilme.
Metodas aprašytas žurnale „Nature Communications“ ir orientuojasi į aminorūgštis, kurios laikomos vienais svarbiausių gyvybės chemijos indikatorių. Nors vien aminorūgštys dar nėra tiesioginis įrodymas, jų struktūriniai ypatumai gali suteikti reikšmingų užuominų.
Kodėl svarbi aminorūgščių chiralumas?
Aminorūgštys gali egzistuoti kaip dvi veidrodinės formos, vadinamos L ir D. Gyvuose organizmuose dažniausiai vyrauja L formos aminorūgštys, o nebiologiniuose procesuose dažniau susidaro abiejų formų mišinys.
Todėl L ir D santykis mėginyje laikomas vienu iš biosignatūrų kandidatu, padedančių atskirti galimai biologinę kilmę nuo grynai cheminės. Praktikoje tai ypač aktualu tiriant meteoritų medžiagą ar planetų paviršiaus gruntą.
Auksinių nanolaidų tarpas ir elektros signalas
Naujoji technologija remiasi mikroschemoje suformuotu itin siauru tarpu tarp dviejų auksinių nanolaidų. Per šį tarpą teka kvantiniu tuneliavimu paremtas elektros srovės signalas, kuris kinta, kai pro tarpą pereina atskiros molekulės.
Tyrėjai teigia, kad iš srovės „spyglių“ galima nustatyti, kokia aminorūgšties veidrodinė forma pateko į jutiklį. DI panaudotas tam, kad pagal elektrinių impulsų raštus būtų atskirtos L ir D formos, o tikslumas tyrime viršijo 80 proc.
„Sujungę nanotarpo tuneliavimo techniką su DI, galėjome atskirti L ir D formas daugiau nei 80 proc. tikslumu“, – sakė Osakos universiteto bioinžinierius Takahito Ohshiro.
Mažesnė alternatyva įprastiems laboratoriniams metodams
Šiuo metu aminorūgščių chiralumui dažnai taikoma skysčių chromatografija ir masių spektrometrija, tačiau tokia įranga paprastai yra didelė, reikalauja sudėtingo mėginių paruošimo ir didesnių mėginių kiekių. Dėl to ją sunku pritaikyti kompaktiškuose kosminiuose prietaisuose.
Osakos universiteto komandos siūlomas jutiklis iš principo gali būti mažesnis ir reikalauti mažiau medžiagos, todėl perspektyviai tiktų integruoti į zondus ar marsaeigius. Vis dėlto mokslininkai pabrėžia, kad iki pilnai paruošto kosminio skenerio dar reikės papildomų bandymų.
Tyrime metodas išbandytas su natūraliais mėginiais, įskaitant Murchison meteorito medžiagą ir Atakamos dykumos dirvožemį. Tyrėjų teigimu, rezultatai buvo palyginami su tradiciniais metodais, fiksuojant pagrindinius aminorūgščių sudėties bruožus.
„Mūsų metodas buvo palyginamas su tradiciniais, nes abu gebėjo užfiksuoti pagrindinius aminorūgščių sudėties bruožus“, – sakė Osakos universiteto nanotechnologas Masateru Taniguchi.
Ekspertai atkreipia dėmesį, kad tokie įrankiai nėra nuotoliniai gyvybės detektoriai, nes pirmiausia reikia gauti ir ištirti realius mėginius. Tačiau kompaktiškas, mažai reagento reikalaujantis jutiklis gali sumažinti technines kliūtis misijose, kuriose kiekvienas gramas įrangos ir kiekvienas analizės žingsnis yra kritiškai svarbūs.
Kitas iššūkis, kurį mokslininkai įvardija patys, yra pasirengimas nežinomoms molekulėms ir sudėtingiems mišiniams, su kuriais jutiklis ir DI modeliai anksčiau nebuvo susidūrę. Jei šis etapas bus sėkmingai išspręstas, technologija gali praversti ne tik astrobiologijoje, bet ir žemiškoje chemijos bei biomedicinos analizėje.