Кредитна слика: УЦ Беркелеи
Иста врхунска технологија која је убрзала секвенцирање људског генома могла би нам до краја деценије рећи једном заувек да ли је икада постојао живот на Марсу, изјавио је хемичар Универзитета у Калифорнији, Беркелеи.
Рицхард Матхиес, професор хемије у УЦ Беркелеиу и програмер првих капиларних електрофореза и нових флуоресцентних етикета за бојење за пренос енергије - обоје који се користе у данашњим ДНК секвенцерима - ради на инструменту који би користио ове технологије за испитивање Марсове прашине за доказ живота -основане аминокиселине, грађевни блокови протеина.
Дипломирана студентица Алисон Скеллеи у Роцк Гарден-у, једном од локација у чилеанској пустињи Атацама, где су истраживачи узорковали тло за аминокиселине у припреми за слање инструмента на Марс да би тражили знакове живота. Рушевине града Иунгуи-а су у позадини. (Фотографска помоћ лабораторија Рицхарда Матхиеса / УЦ Беркелеи)
Са две донације за развој од НАСА-е, у укупној вредности од око 2,4 милиона долара, он и чланови тима из Лабораторија за млазни погон (ЈПЛ) при Калифорнијском технолошком институту и Института за океанографију УЦ Сан Диега, надају се да ће изградити Марс Органиц Анализер који ће летети на броду НАСА-е, мисија роботске Марс Сциенце Лаборатори и / или мисија ЕкоМарс Европске свемирске агенције, обе планиране за лансирање 2009. године. ЕкоМарс предлог је у сарадњи са Пасцале Ехренфреундом, ванредним професором астрохемије на Универзитету у Леиден-у у Холандији.
Марс органски анализатор, назван МОА, не тражи само хемијски потпис аминокиселина, већ и тестове за критичну карактеристику животињских аминокиселина: све су леве руке. Аминокиселине се могу произвести физичким процесима у свемиру - често се налазе у метеоритима - али су подједнако леве и десне руке. Ако аминокиселине на Марсу имају предност за левичаре аминокиселине с десничарима или обрнуто, оне би могле доћи само из неког животног облика на планети, рекао је Матхиес.
„Осјећамо да би мјерење хомохиралности - преваленца једне врсте предаје над другом - било апсолутни доказ живота“, рекао је Матхиес, члан УЦ Беркелеи из Калифорнијског института за квантитативна биомедицинска истраживања (КБ3). „Зато смо се фокусирали на ову врсту експеримента. Ако идемо на Марс и пронађемо аминокиселине, али не измеримо њихову хиралност, осећаћемо се врло глупо. Наш инструмент то може учинити. "
МОА је један од различитих инструмената у развоју са НАСА-иним финансирањем за тражење присуства органских молекула на Марсу, а коначни предлози за мисију 2009. требало би да стигну средином јула. Матхиес и колеге Јеффреи Бада из Сцриппс-а и Франк Грунтханер из ЈПЛ-а, који планирају поднијети једини приједлог који тестирају способност аминокиселина, ставили су анализатор на тест и показали да дјелује. Детаљи њиховог приједлога сада су на Интернету на адреси хттп://астробиологи.беркелеи.еду.
У фебруару, студентица матуранткиње Грунтханер и УЦ Беркелеи, Алисон Скеллеи, отпутовали су у чилеанску пустињу Атацама да виде могу ли детектор аминокиселина - звани Марс Органиц Детецтор или МОД - пронаћи аминокиселине у најсушнијем региону планете. МОД је лако успео. Међутим, пошто друга половина експеримента - „лабораторија на чипу“ која тестира способност аминокиселина - још увек није била удата за МОД, истраживачи су вратили узорке у УЦ Беркелеи за тај део тест. Скеллеи је сада успешно завршио ове експерименте показујући компатибилност система лаб-он-чип са МОД-ом.
"Ако не можете да откријете живот у региону Иунгаи у пустињи Атацама, немате посла на Марс", рекао је Матхиес, поменувши пустињски регион у Чилеу, где је посада боравила и обавила неке своје тестове.
Матхиес, који је пре 12 година развио прве сепараторе електрофорезе капиларних низова које је Амерсхам Биосциенцес пласирао у својим брзим ДНК секвензорима, уверен је да ће побољшања његове групе у технологији коришћеној у пројекту генома савршено ући у истраживачке пројекте Марса.
"Уз врсту микрофлуидне технологије коју смо развили и нашу способност да правимо низ ин ситу анализатора који спроводе врло једноставне експерименте релативно јефтино, не треба нам да људи на Марсу врше вредне анализе", рекао је. „До сада смо показали да овај систем може открити живот у отиску прста, и да на терену можемо направити комплетну анализу. Стварно смо узбуђени због будућих могућности. "
Бада, морски хемичар, егзобиолог је тима, развио је пре готово десетак година нов начин испитивања аминокиселина, амина (продуката разградње аминокиселина) и полицикличких ароматских угљоводоника, органских једињења уобичајених у свемиру. Тај експеримент, МОД, изабран је за мисију 2003. године на Марс која је уништена када се срушио Марс Полар Ландер 1999. године.
Од тада, Бада се удружује са Матхиес-ом како би развио амбициознији инструмент који комбинује побољшани МОД са новом технологијом за препознавање и тестирање хиралности откривених аминокиселина.
Крајњи циљ је пронаћи доказ о животу на Марсу. Викинги су током 1970-их неуспешно тестирали органске молекуле на Марсу, али њихова осетљивост је била толико ниска да не би успели да открију живот чак и да постоји милион бактерија на грам земље, рекао је Бада. Сада када су НАСА ровери Спирит анд Оппортунити готово сигурно показали да је на површини постојала стајаћа вода, циљ је пронаћи органске молекуле.
Бада је МОД дизајниран за загревање узорака марсовског тла и под малим притиском на површини испарава све органске молекуле који могу бити присутни. Паре се затим кондензира на хладном прсту, замка охлађена до ноћне температуре Марса, око 100 степени испод нуле Фахренхеита. Хладни прст премазан је флуорескаминским тракторима боја који се вежу само на аминокиселине, тако да било који флуоресцентни сигнал указује на присуство аминокиселина или амина.
"Тренутно смо у стању да откријемо једну трилијунску грама аминокиселина у граму земље, што је милион пута боље него Викинг", рекао је Бада.
Додати систем капиларне електрофорезе одводи кондензовану течност са хладног прста и сифонира је у лабораториј на чип уграђеним пумпама и вентилима који усмеравају течност прошлих хемикалија које помажу у идентификацији аминокиселина и проверавању пропусности или хиралности .
„МОД је испитивање у првој фази где се узорак испитује на присуство било које флуоресцентне врсте, укључујући аминокиселине“, рекао је Скеллеи. „Тада инструмент капиларне електрофорезе врши анализу другог степена, где ми заправо разрешимо те различите врсте и можемо рећи шта су оне. Два инструмента су дизајнирана да надопуњују и надограђују једна другу. "
„Рицх је овај експеримент преузео у следећу димензију. Ми заиста имамо систем који функционише “, рекао је Бада. „Када сам почео да размишљам о тестовима хиралности и први пут сам разговарао са Рицхом, имали смо концептуалне идеје, али ништа што заправо није функционисало. Преузео га је до тачке у којој имамо преносни инструмент поштен Богу. "
Аминокиселине, грађевни блокови протеина, могу постојати у два облика зрцалне слике, означени са Л (лево) за леве руке и Д (дектро) за десничарске. Сви протеини на Земљи сачињени су од аминокиселина типа Л, што омогућава да се ланац њих лепо сагне у компактни протеин.
Као што Матхиес то описује, тест за хиралност користи чињеницу да се лево-аминокиселине снажније уклапају у левичарски хемијски рукавица, а десне аминокиселине у десницу. Ако и лево-десно-аминокиселине путују низ танку капиларну цев обложену левичастим рукавицама, левичарке ће путовати спорије јер се на путу убацују у рукавице. То је попут левог политичара који ради гомилу, рекао је. Она ће се кретати спорије левичарима у гомили, јер су то једини људи са којима ће се руковати. У овом случају, левичарски рукавица је хемикалија која се зове циклодекстрин.
Различите аминокиселине - постоји 20 различитих врста које људи користе - такође путују низ цев различитим брзинама, што омогућава делимичну идентификацију присутних.
"Након што МОД утврди аминокиселине, обележени раствор аминокиселина се спушта у микрофлуидике и грубо одваја набојем", рекао је Матхиес. „Мобилност аминокиселина говори нам нешто о набоју и величини и, када су присутни циклодекстрини, да ли имамо рацемску мешавину, то јест једнаку количину лево-десних аминокиселина. Ако то учинимо, аминокиселине би могле бити небиолошке. Али ако видимо хирални вишак, знаћемо да аминокиселине морају да буду биолошке по пореклу. "
Врхунски чип који је Скеллеи дизајнирао и изградио састоји се од канала уграђених фотолитографским техникама и микрофлуидним пумпним системом умоченим у четверослојни диск промјера четири инча са слојевима повезаним бушеним каналима. Ситни микрофабриковани вентили и пумпе створени су из два стаклена слоја са флексибилном полимерном (ПДМС или полидиметилсилоксанском) мембраном између, померајући се нагоре и надоле коришћењем извора притиска или вакуума. Физички хемичар УЦ Беркелеи Јамес Сцхерер, који је дизајнирао инструмент капиларне електрофорезе, такође је развио осетљиви детектор флуоресценције који брзо очитава образац на чипу.
Један од тренутних НАСА-ових грантова намењен је развоју микрофабрициране органске лабораторије нове генерације, или МОЛ-а, који би летео на Марс, Јупитеров месец или Европу или комет и спровео још сложеније хемијске тестове у потрази за што комплетнијим сетом органских молекули, укључујући нуклеинске киселине, структурне јединице ДНК. За сада је, међутим, циљ инструмент који је спреман до 2009. године да превазиђе тренутне експерименте на роверима Марс 2003 и тражи аминокиселине.
"Морате се сетити, до сада нисмо открили ниједан органски материјал на Марсу, тако да би то био огроман корак напред", рекао је Бада. „У лову за живот постоје два захтева: вода и органска једињења. Са недавним налазима Марсових ровера који сугеришу да је присутна вода, остало непознато су органска једињења. Зато се фокусирамо на то.
„Марс органски анализатор је веома моћан експеримент, и наша велика нада је да ћемо пронаћи не само аминокиселине, већ и аминокиселине које изгледају као да би могле да потичу из неке врсте живог бића.“
Изворни извор: Беркелеи Невс Релеасе
