محققان بین‌المللی به رهبری تیمی از دانشگاه اوزاکا در ژاپن، یک تکنیک الکتریکی جدید برای شناسایی نشانه‌های حیات خارج از جو زمین توسعه داده‌اند که به مراتب ساده‌تر از روش‌های کنونی است. این روش بر روی آمینو اسیدها، که بلوک‌های سازنده پروتئین‌ها هستند، تمرکز دارد و جزئیات آن در نشریه Nature Communications منتشر شده است.
آمینو اسیدها در دو فرم آینه‌ای L و D وجود دارند و نسبت بین این دو فرم در یک نمونه می‌تواند نشان دهد که آیا آمینو اسیدها توسط یک موجود زنده یا غیر زنده تولید شده‌اند. در اصطلاح علمی، فرم (یا “دست‌چپ و دست‌راست”) یک آمینو اسید به نام چیرالیتی شناخته می‌شود و تکنیک توسعه‌یافته توسط محققان می‌تواند این چیرالیتی را با استفاده از یک شکاف کوچک بین دو نانووایر طلا شناسایی کند.
تیم تحقیقاتی در مقاله خود می‌نویسد: “تشخیص و تمایز چیرالیتی مولکولی در سطح تک‌مولکولی که در اینجا نشان داده شده، یک پیشرفت بنیادی در حسگری شیمیایی است.” در حال حاضر، چیرالیتی آمینو اسیدها می‌تواند با استفاده از روشی به نام کروماتوگرافی مایع-طیف‌سنجی جرمی (LC–MS) تحلیل شود، اما ابزارهای مورد نیاز برای آن بزرگ و نیازمند نمونه‌های زیاد و چندین فرایند شیمیایی هستند. این روش برای نصب بر روی یک وسیله نقلیه ماه‌نورد ایده‌آل نیست.
تکنیک جدید محققان بسیار کوچک‌تر است. دو نانووایر طلا به‌طور ناچیزی از یکدیگر جدا شده‌اند و یک جریان تونل الکتریکی بین آن‌ها ایجاد می‌کند؛ یک اثر کوانتومی که در آن الکترون‌ها از شکاف عبور می‌کنند. زمانی که یک محلول حاوی مولکول‌های آمینو اسید بر روی میکروچیپ قرار می‌گیرد، جریان به‌گونه‌ای تغییر می‌کند که قابل اندازه‌گیری است و نشان می‌دهد که آمینو اسیدها در کدام فرم هستند.
مهندسی زیستی، تاکاهیتو اوشیرو، می‌گوید: “با ترکیب تکنیک تونل‌زنی نانوگپ خود با هوش مصنوعی، توانستیم بین مولکول‌های فرم L و D آمینو اسیدها با دقت بیش از 80 درصد تمایز قائل شویم.” این اولین تمایز چیرالیتی آمینو اسیدها در سطح تک‌مولکولی است.
این تکنیک هنوز نیاز به آزمایش و توسعه بیشتر دارد تا به یک اسکنر آمینو اسید کاملاً کارآمد تبدیل شود که بتوان آن را به ابزارهای فضانوردان اضافه کرد. محققان این روش را در مقایسه با روش‌های کنونی آزمایش کرده‌اند. ماساترو تانیکیچی، نانوتکنولوژیست، می‌گوید: “ما نمونه‌های طبیعی از شهاب‌سنگ مرچیسون در استرالیا و نمونه‌های خاک از بیابان آتاکاما در شیلی را تحلیل کردیم. روش ما با روش‌های سنتی قابل مقایسه بود و هر دو قادر به ثبت ویژگی‌های اصلی ترکیب آمینو اسید بودند.”
این دستگاه نانوگپ هنوز یک دستگاه شناسایی حیات فرازمینی در فاصله‌های دور نیست، اما وعده می‌دهد که یک مکانیزم آزمایش نسبتاً ساده و فشرده ارائه دهد که نیاز به آماده‌سازی کمتری دارد و به مولکول‌های کمتری نیاز دارد. این تکنیک قبلاً بر روی نمونه‌های بیابان آتاکاما در شیلی آزمایش شده است.
این تکنیک می‌تواند بر روی پروب‌ها و روبات‌های بدون خدمه نصب شود و شاید بتواند اخبار مربوط به نشانه‌های حیات کشف‌شده در ماه‌ها و سیارات دوردست را به زمین ارسال کند. البته هنوز راه زیادی برای رسیدن به این هدف باقی مانده است. یکی از چالش‌هایی که محققان باید بر آن غلبه کنند، آماده‌سازی حسگر برای مولکول‌هایی است که ممکن است قبلاً با آن‌ها مواجه نشده یا آموزش ندیده باشد. بخش هوش مصنوعی در اینجا برای موفقیت مطالعه بسیار حیاتی بود.
این تکنولوژی اکنون آماده است تا به مراحل بعدی برود – برای تحلیل شیمیایی در زمین و همچنین فراتر از آن – و اگر روزی موفق به شناسایی حیات در یک منظره فرازمینی شویم، این ممکن است روشی باشد که کشف را ممکن می‌سازد. محققان در پایان می‌نویسند: “این نتایج یک رویکرد الکتریکی تک‌مولکولی هدفمند برای تحلیل آمینو اسیدهای چیرال را برقرار می‌کند و پایه‌ای برای کاربردهای آینده در مطالعه نمونه‌های شیمیایی پیچیده، از جمله آن‌هایی که به تحقیقات آستروبیولوژیکی مربوط می‌شوند، فراهم می‌آورد.”
اگر این روایت برایتان جالب بود، کشف بعدی را از پیشنهادهای پایین انتخاب کنید.