Поиск признаков существования жизни в космическом пространстве требует детального изучения как объектов нашей Солнечной системы, так и удаленных от нее регионов. Создание высокочувствительных, но при этом компактных устройств для обнаружения подобных признаков представляет собой крайне сложную инженерную задачу. Специалисты из Университета Осаки разработали предложили электрический метод, который может быть использован для выявления внеземной жизни. Это открытие вызывает значительный интерес и перспективно для дальнейших исследований. опубликовано в журнале Nature Communications.

Для распознавания как живых организмов, так и неорганических химических соединений и реакций применяются аминокислоты – основные компоненты белков. Несмотря на общую химическую структуру, аминокислоты проявляются в двух зеркально отражающих друг друга формах, что позволяет проводить различие между живым и неживым веществом. В составе живых организмов преобладают аминокислоты исключительно в L-конфигурации, аналогично сахарам, которые представлены в D-форме. Природные химические и физические процессы характеризуются присутствием L- и D-форм в равных пропорциях.

Следовательно, соотношение длины к диаметру (L/D) является многообещающим индикатором наличия живых организмов, что делает аминокислоты приоритетной целью в астробиологических исследованиях. Традиционные подходы требуют анализа больших групп молекул, создавая значительные трудности для ученых. Предполагается, что альтернативный метод, основанный на электрическом детектировании, будет более удобным, поскольку он менее подвержен влиянию вибраций и не требует использования химических реагентов.

Недавние успехи в области нанотехнологий позволили разработать систему для электрического обнаружения отдельных молекул биологического происхождения. В рамках эксперимента исследователи измеряют молекулы, проходящие через микроскопический зазор между двумя золотыми нанопроволоками, что приводит к возникновению электрического туннельного тока. Поскольку форма этого тока уникальна для каждой аминокислоты, ученым удалось напрямую подсчитывать количество молекул, прошедших через зазор.

«Благодаря интеграции нашей технологии туннелирования через наноразрывы с искусственным интеллектом, нам удалось добиться более 80% точности при разделении L- и D-форм аминокислот», – заявляет Такахито Осиро, ведущий автор исследования. «Это первое определение хиральности аминокислот на уровне отдельных молекул, что знаменует собой значительный прогресс в области химического зондирования».

Учитывая, что астробиологические образцы обычно содержат разнообразные типы молекул, исследователи провели проверку возможности использования данной технологии для определения аминокислот в сложных смесях.

«Мы проанализировали природные образцы метеорита Мерчисон, найденного в Австралии, и образцы почвы из пустыни Атакама в Чили», – поясняет Масатеру Танигути, старший автор исследования. «Наш метод сопоставим с традиционными методами анализа, поскольку оба они позволяют выявлять особенности состава аминокислот. Существует обоснованная надежда на то, что эти разработки можно будет использовать для создания компактных электрических устройств, предназначенных для обнаружения внеземной жизни».