Atvaizdo kreditas: „UC Berkeley“
Kalifornijos universiteto (Berkeley) chemiko teigimu, ta pati pažangiausia technologija, kuri pagreitino žmogaus genomo sekvenavimą, dešimtmečio pabaigoje galėtų mums visiems laikams pasakyti, ar kada nors egzistavo gyvybė Marse.
Richardas Mathiesas, UC Berkeley chemijos profesorius, pirmųjų kapiliarų elektroforezės matricų ir naujų energijos perdavimo fluorescencinių dažų etikečių kūrėjas - abu naudojami šių dienų DNR sekose - yra darbe prie prietaiso, kuris naudotų šias technologijas tiriant Marso dulkes gyvybės įrodymams. - pagrįstos aminorūgštys, statybiniai baltymų blokai.
Magistras Alisonas Skelley Roko sode, vienoje iš Čilės Atakamos dykumos esančių vietų, kur tyrėjai ėmėsi amino rūgščių dirvožemio, ruošdamiesi nusiųsti instrumentą į Marsą ieškoti gyvybės ženklų. Yunguy miesto griuvėsiai yra fone. (Nuotrauka mandagumo Richardo Mathieso laboratorijoje / UC Berkeley)
Turėdamas dvi NASA dotacijas, kurių bendra suma siekia beveik 2,4 mln. USD, jis su komandos nariais iš Kalifornijos technologijos instituto reaktyvinio varymo laboratorijos (JPL) ir UC San Diego „Scripps“ okeanografijos instituto tikisi pastatyti „Mars Organic Analyzer“, kuris skraidys NASA taurėje, robotų Marso mokslo laboratorijos misija ir (arba) Europos kosmoso agentūros „ExoMars“ misija, kurias abi planuojama pradėti 2009 m. „ExoMars“ pasiūlymas yra bendradarbiaujant su Pascale Ehrenfreund, Nyderlandų Leideno universiteto astrochemijos docente.
„Mars Organic Analyzer“, pramintas MOA, ieško ne tik cheminių aminorūgščių parašo, bet ir tiria gyvybiškai svarbių aminorūgščių kritinę savybę: Jie visi yra kairiarankiai. Aminorūgštis gali gaminti fiziniai procesai kosmose - jos dažnai randamos meteorituose, tačiau jos yra vienodai kairiosios ir dešiniosios rankos. Jei Marse esančios aminorūgštys turėtų pirmenybę kairiosios rankos dešiniarankėms aminorūgštims arba atvirkščiai, jos galėjo kilti tik iš kažkokios planetos gyvybės formos, teigė Mathiesas.
„Mes manome, kad vienalytiškumo matavimas - vienos rankos rūšių paplitimas, palyginti su kita - būtų absoliutus gyvenimo įrodymas“, - teigė Mathies, Kalifornijos kiekybinių biomedicininių tyrimų instituto (QB3) UC Berkeley narys. „Štai kodėl mes sutelkėme dėmesį į šio tipo eksperimentus. Jei nuvyksime į Marsą ir rasime aminorūgščių, bet neišmatuosime jų chirališkumo, pasijusime labai kvailai. Mūsų instrumentas tai gali padaryti. “
MOA yra viena iš įvairių instrumentų, kuriamų NASA lėšomis siekiant išsiaiškinti, ar Marse nėra organinių molekulių, ir galutiniai pasiūlymai 2009 m. Misijai numatomi liepos viduryje. Mathies ir kolegos Jeffrey Bada iš „Scripps“ ir Frankas Grunthaneris iš JPL, kurie planuoja pateikti vienintelį pasiūlymą, kuriame tiriama aminorūgščių ranka, išbandė analizatorių ir parodė, kad jis veikia. Išsami informacija apie jų pasiūlymą dabar pateikiama internete adresu http://astrobiology.berkeley.edu.
Vasario mėn. Grunthaneris ir UC Berkeley universiteto studentas Alisonas Skelley išvyko į Atakamos dykumą Čilėje, norėdami išsiaiškinti, ar aminorūgščių detektorius - vadinamas Marso organiniu detektoriumi, arba MOD - gali rasti aminorūgščių sausiausiame planetos regione. MOD lengvai pavyko. Tačiau kadangi antroji eksperimento pusė - „laboratorija ant lusto“, tirianti aminorūgščių saikingumą - dar nebuvo susituokusi su MOD, tyrėjai tą pavyzdinę dalį pavyzdžių grąžino į UC Berkeley. testas. Skelley dabar sėkmingai baigė šiuos eksperimentus, parodydama mikroschemų sistemos suderinamumą su MOD.
„Jei negalite aptikti gyvybės Atakamos dykumos Yungay regione, jūs neturite verslo eiti į Marsą“, - teigė Mathiesas, minėdamas Čilės dykumos regioną, kuriame įgulos nariai apsistojo ir atliko keletą savo bandymų.
Mathiesas, prieš 12 metų sukūręs pirmuosius kapiliarų matricų elektroforezės separatorius, kuriuos „Amersham Biosciences“ pardavinėjo greitaisiais DNR sekarais, yra įsitikinęs, kad jo grupės patobulinti genomo projekte naudojamos technologijos puikiai tiks Marso tyrinėjimo projektams.
„Naudodami tokią mūsų sukurtą mikrofluidinę technologiją ir turėdami galimybę sudaryti masyvus in situ analizatorius, kurie palyginti nebrangiai atlieka labai paprastus eksperimentus, mums nereikia, kad žmonės Marse atliktų vertingas analizes“, - sakė jis. „Iki šiol mes parodėme, kad ši sistema gali aptikti gyvybę pirštų atspauduose ir kad šioje srityje galime atlikti išsamią analizę. Mes tikrai džiaugiamės ateities galimybėmis. “
Jūros chemikas Bada yra komandos eksobiologas, beveik prieš keliolika metų sukūręs naują būdą, kaip patikrinti aminorūgštis, aminus (aminorūgščių skilimo produktus) ir policiklinius aromatinius angliavandenilius - organinius junginius, kurie paplitę visatoje. Šis eksperimentas, MOD, buvo pasirinktas 2003 m. Misijai į Marsą, kuris buvo atiduotas į metalo laužą, kai 1999 m. Sudužo Marso poliarinis landeris.
Nuo to laiko „Bada“ kartu su „Mathies“ sukūrė ambicingesnį instrumentą, kuriame patobulintas MOD suderinamas su nauja technologija, leidžiančia nustatyti ir išbandyti aptiktų aminorūgščių chiralumą.
Pagrindinis tikslas yra rasti gyvybės Marse įrodymą. Aštuntojo dešimtmečio „Vikingų“ nusileidėjai nesėkmingai išbandė organines molekules Marse, tačiau jų jautrumas buvo toks mažas, kad jiems nebūtų buvę įmanoma nustatyti gyvybės, net jei viename grame dirvožemio būtų milijonas bakterijų, sakė „Bada“. Dabar, kai NASA apklaustieji „Spirit and Opportunity“ beveik neabejotinai parodė, kad kadaise paviršiaus paviršiuje stovėjo vanduo, siekiama rasti organinių molekulių.
„Bada's MOD“ yra skirtas šildyti Marso dirvožemio mėginius ir esant žemam slėgiui paviršiuje išgarinti bet kokias organines molekules, kurios gali būti. Tada garai kondensuojasi ant šalto piršto, gaudyklė atšaldoma iki Marso aplinkos nakties temperatūros, maždaug 100 laipsnių žemiau nulio Farenheito. Šaltas pirštas yra padengtas fluorescamino dažų žymikliais, kurie jungiasi tik su aminorūgštimis, taigi bet koks fluorescencinis signalas rodo, kad yra aminorūgščių ar aminų.
„Šiuo metu mes galime aptikti vieną trilijoną gramo amino rūgščių grame dirvožemio, o tai yra milijoną kartų geriau nei„ Viking “, - sakė Bada.
Pridėta kapiliarinė elektroforezės sistema sugeria kondensuotą skystį nuo šalto piršto ir sifonuoja jį į laboratorijoje esantį lustą su įmontuotais siurbliais ir vožtuvais, nukreipiančiais skysčius praeinančiomis cheminėmis medžiagomis, kurios padeda atpažinti aminorūgštis ir patikrinti, ar nėra rankų ar chiralumo. .
„MOD yra pirmojo etapo tardymas, kurio metu tiriamas mėginys, ar nėra fluorescencinių rūšių, įskaitant aminorūgštis“, - teigė Skelley. „Tada kapiliarinis elektroforezės instrumentas atlieka antrojo etapo analizę, kurioje iš tikrųjų išskiriame tas skirtingas rūšis ir galime pasakyti, kas jos yra. Abi priemonės yra skirtos viena kitai papildyti ir remtis “.
„Turtingas perėmė šį eksperimentą į kitą dimensiją. Mes tikrai turime sistemą, kuri veikia “, - sakė Bada. „Kai aš pradėjau galvoti apie chiralumo testus ir pirmą kartą kalbėjausi su Rich, mes turėjome konceptualias idėjas, bet nieko, kas iš tikrųjų veikė. Jis priėmė jį iki to laiko, kai turime nešiojamąjį Dievui nešiojamąjį instrumentą. “
Aminorūgštys, statybiniai baltymų blokai, gali būti dviejų veidrodžio pavidalų, pažymėtos L (levo) kairiarankiams ir D (dextro) dešiniarankiams. Visi žemėje esantys baltymai yra sudaryti iš L tipo aminorūgščių, leidžiančių jų grandinei gražiai susisukti į kompaktišką baltymą.
Kaip apibūdina Mathiesas, chiralumo testas pasinaudoja tuo, kad kairiosios rankos aminorūgštys labiau įsitaiso į kairiosios rankos cheminį „jungtį“, o dešiniosios rankos aminorūgštys - į dešinės rankos jungtį. Jei tiek kairiosios, tiek dešiniosios rankos aminorūgštys keliauja žemyn plonu kapiliariniu vamzdeliu, išklotu kairiosios rankos pirštinėmis, kairiarankiai judės lėčiau, nes jie slysta į puspirštines. Jis sakė, kad kairiarankis politikas dirba minioje, sakė jis. Ji judės lėčiau kairiosiomis minia žmonių, nes jie yra vieninteliai žmonės, su kuriais ji keisis. Šiuo atveju kairiarankis mitas yra cheminė medžiaga, vadinama ciklodekstrinu.
Skirtingos aminorūgštys - yra 20 skirtingų rūšių, kurias naudoja žmonės - taip pat skirtingu greičiu keliauja vamzdeliu žemyn, o tai leidžia iš dalies atpažinti esančias.
„Po to, kai MOD nustato aminorūgštis, paženklintas aminorūgščių tirpalas perpumpuojamas į mikrofluidus ir grubiai atskiriamas įkrova“, - teigė Mathies. „Aminorūgščių mobilumas mums ką nors sako apie krūvį ir dydį. Jei yra ciklodekstrinų, ar mes turime raceminį mišinį, tai yra, vienodą kiekį kairės ir dešinės rankos aminorūgščių. Jei tai darysime, aminorūgštys gali būti nebiologinės. Bet jei matome chiralinį perteklių, žinome, kad aminorūgštys turi būti biologinės kilmės “.
„Skelley“ suprojektuotas ir pastatytas moderniausias lustas susideda iš kanalų, išgraviruotų fotolitografijos metodais, ir mikrofluidinės siurblinės sistemos, sujungtos į keturių sluoksnių diską, kurio skersmuo yra keturi coliai, o sluoksniai sujungti gręžtais kanalais. Mažyčiai, mikrofabrikuoti vožtuvai ir siurbliai yra sukurti iš dviejų stiklo sluoksnių, kurių vidinėje dalyje yra lanksti polimero (PDMS arba polidimetilsiloksano) membrana, judinami aukštyn ir žemyn, naudojant slėgio ar vakuumo šaltinį. UC Berkeley fizikas chemikas Jamesas Schereris, kuris suprojektavo kapiliarinį elektroforezės instrumentą, taip pat sukūrė jautrų fluorescencijos detektorių, kuris greitai nuskaito modelį luste.
Viena iš dabartinių NASA komandos stipendijų yra skirta sukurti naujos kartos mikrofabrikuotų organinių medžiagų laboratoriją (MOL), kad būtų galima skristi į Marsą, Jupiterio mėnulį Europa ar galbūt kometa ir atlikti dar sudėtingesnius cheminius bandymus ieškant išsamesnio organinių organų rinkinio. molekulės, įskaitant nukleorūgštis, struktūrinius DNR vienetus. Tačiau kol kas tikslas yra įrankis, paruoštas iki 2009 m., Peržengti dabartinius eksperimentus su „Mars 2003“ roversu ir ieškoti aminorūgščių.
„Jūs turite atsiminti, kad iki šiol Marse neaptikome jokių organinių medžiagų, taigi tai būtų didžiulis žingsnis į priekį“, - sakė Bada. „Gyvybės medžioklėje yra du reikalavimai: vanduo ir organiniai junginiai. Remiantis naujausiais „Mars rovers“ atradimais, kurie leidžia manyti, kad yra vandens, likę nežinomi organiniai junginiai. Štai kodėl mes koncentruojamės į tai.
„Mars Organic Analyzer yra labai galingas eksperimentas ir mes labai tikimės rasti ne tik aminorūgštis, bet ir aminorūgštis, kurios atrodo kaip galinčios kilti iš kažkokios gyvos būtybės“.
Originalus šaltinis: „Berkeley“ žinių laida
