Для того, чтобы обнаружить признаки жизни в космосе, необходимо тщательно искать их в нашей Солнечной системе и за ее пределами. Однако разработка чувствительных, но при этом компактных технологий, способных на обнаружение, оказалась невероятно сложной задачей. Исследователи из Университета Осаки разработали электрический метод, который можно использовать для обнаружения внеземной жизни. Это захватывающее открытие опубликовано в журнале Nature Communications.
Для идентификации как живых существ, так и неживых химических веществ и процессов используются аминокислоты — строительные блоки белков. Аминокислоты имеют одинаковую химическую формулу, но существуют в двух зеркально симметричных формах, по которым можно отличить живое от неживого. В живых организмах почти все аминокислоты присутствуют исключительно в L-форме, а сахара — в D-форме. В неживых химических и физических процессах L- и D-формы присутствуют в равном количестве.
Таким образом, соотношение L/D является потенциальным признаком жизни, что делает аминокислоты идеальной мишенью для исследований в области астробиологии. Традиционные методы позволяют различать образцы путем измерения больших групп молекул, что создает для исследователей практические трудности. Было высказано предположение, что альтернативный метод, основанный на электрическом детектировании, будет проще, так как он менее чувствителен к вибрациям и позволит обойтись без химических реагентов.
Последние достижения в области нанотехнологий были использованы для электрического обнаружения отдельных молекул, имеющих биологическое значение. Для этого команда исследователей измеряет молекулы, проходящие через зазор между двумя золотыми нанопроволоками, которые генерируют электрический туннельный ток. Поскольку форма тока для каждой аминокислоты отличается, команда смогла напрямую подсчитать количество молекул, прошедших через зазор.
«Объединив нашу технологию туннелирования через наноразрыв с искусственным интеллектом, мы смогли различить L- и D-формы аминокислот с точностью более 80%, — говорит ведущий автор исследования Такахито Осиро. — Это первое определение хиральности аминокислот на уровне отдельных молекул, и оно представляет собой фундаментальный прорыв в области химического зондирования».
Поскольку астробиологические образцы обычно содержат множество типов молекул, команда проверила, можно ли использовать эту технологию для идентификации аминокислот в сложных смесях.
«Мы проанализировали природные образцы метеорита Мерчисон в Австралии и образцы почвы из пустыни Атакама в Чили, — объясняет старший автор исследования Масатеру Танигути. — Наш метод сопоставим с традиционными способами, поскольку оба они позволяют выявить особенности аминокислотного состава. Есть надежда, что эти разработки можно будет использовать для создания компактных электрических приборов, способных обнаруживать внеземную жизнь».
