Električni „potpis“ aminokiselina mogao bi pomoći u potrazi za životom izvan Zemlje

Potraga za životom izvan Zemlje često se svodi na potragu za biosignaturama — kemijskim tragovima koje neživi procesi teško mogu oponašati. Nova metoda istraživača sa Sveučilišta u Osaki koristi električna mjerenja pojedinačnih molekula kako bi razlikovala zrcalne oblike aminokiselina. Takav pristup mogao bi jednog dana dovesti do kompaktnijih instrumenata za analizu uzoraka s Marsa, asteroida ili ledenih mjeseca.

Aminokiseline su osnovni gradivni blokovi proteina. Mnoge od njih postoje u dva zrcalna oblika, poznata kao L i D. Kemijska formula tih oblika ista je, ali prostorni raspored atoma nije. Živi organizmi na Zemlji gotovo isključivo koriste L-oblike aminokiselina, dok šećeri u biologiji uglavnom pripadaju D-obliku. Neživi kemijski procesi obično proizvode približno jednake količine obaju oblika.

Zbog te razlike omjer L i D oblika može biti važan trag. Sam po sebi ne bi dokazao da je uzorak nekada sadržavao život, ali bi mogao pomoći u odvajanju biološki zanimljivih signala od obične kemije. Problem je što uzorci iz svemira često sadrže velik broj različitih molekula, pa analiza zahtijeva osjetljivu opremu i dovoljno vremena.

Japanski je tim iskoristio nanotehnologiju. Molekule prolaze kroz vrlo mali razmak između dviju zlatnih nanžica, pri čemu nastaje električna tunelska struja. Budući da L i D oblici prolaze kroz taj razmak na malo drukčiji način, njihovi električni valni oblici nisu jednaki. Umjetna inteligencija zatim može prepoznati razliku u signalima.

Istraživači su izvijestili da su pojedinačne aminokiseline uspjeli razlikovati s više od 80 posto točnosti. Važno je i to što nisu ostali samo na čistim laboratorijskim uzorcima. Metodu su isprobali na složenijim materijalima, među kojima su ekstrakti Murchisonova meteorita iz Australije i tlo iz ekstremno suhog područja pustinje Atacama u Čileu.

Rezultati su bili usporedivi s tradicionalnim metodama u prepoznavanju glavnih značajki sastava aminokiselina. Električni pristup pritom ima nekoliko mogućih prednosti: ne mora se oslanjati na velike količine reagensa, može biti manje osjetljiv na vibracije i teoretski se može smanjiti na instrument pogodan za svemirsku letjelicu.

To ipak nije uređaj koji je već pronašao izvanzemaljski život. Analizirani uzorci s meteorita i Zemlje služe za testiranje tehnologije, a ne kao dokaz da su biološkog podrijetla. I omjer L i D oblika može imati i nežive uzroke, pa bi svaki budući rezultat morao biti potvrđen kombinacijom više neovisnih mjerenja.

Najveći izazov bit će rad u stvarnim uvjetima svemirske misije. Instrument mora izdržati lansiranje, radijaciju, ograničenu potrošnju energije i komunikaciju s velikih udaljenosti. Također mora razlikovati biološki zanimljive molekule od onečišćenja koje bi moglo potjecati sa Zemlje.

Unatoč tome, metoda predstavlja važan korak prema minijaturizaciji astrobioloških laboratorija. Buduće sonde možda neće morati vraćati svaki uzorak na Zemlju kako bi dobile prve podatke. Umjesto toga, električni senzor mogao bi na licu mjesta analizirati pojedinačne molekule i poslati istraživačima procjenu njihova kemijskog obrasca.

Ako se tehnologija dodatno razvije, potraga za životom mogla bi postati preciznija i brža. Najvažnije je da električni signal ne bi bio samo još jedno mjerenje sastava, nego pokušaj razumijevanja organizacije molekula — jednog od ključnih tragova koji razlikuju kemiju života od kemije nežive prirode.