นักวิจัยชาวญี่ปุ่นพัฒนาวิธีการไฟฟ้าแบบใหม่ ช่วยค้นหาหลักฐานชีวิตนอกโลก

นักวิจัยชาวญี่ปุ่นได้พัฒนาวิธีการไฟฟ้าที่สามารถแยกแยะรูปแบบ鏡像ของกรดอะมิโนในระดับโมเลกุล ซึ่งเป็นขั้นตอนสู่เครื่องมือขนาดกะทัดรัดในอนาคตที่มี望ช่วยค้นหาหลักฐานชีวิตนอกโลก งานวิจัยนี้มาจากมหาวิทยาลัยโอซากา รวมเทคโนโลยีช่องว่างระดับนาโนเมตรระหว่างแอนโอดทองคำกับปัญญาประดิษฐ์

กรดอะมิโนเป็นองค์ประกอบพื้นฐานของโปรตีน มีอยู่สองรูปแบบ鏡像 เรียกว่าแบบ L และแบบ D สิมีมีชีวิตใช้กรดอะมิโนแบบ L เกือบหมด ในขณะที่น้ำตาลของมันเป็นแบบ D กระบวนการเคมีและฟิสิกส์ที่ไม่ใช่ชีวิตผลิตรูปแบบทั้งสองในปริมาณเท่ากัน ทำให้อัตราส่วน L/D กลายเป็นเครื่องหมายชีวิตที่เป็นไปได้ นักวิจัยเน้นว่านี้เป็นเพียง सुरา่หนึ่ง ควรพิจารณาร่วมกับหลักฐานอื่น พวกเขา指出ว่าการรายงานล่วงหน้าที่กล่าวถึงกรดอะมิโนแบบ L เกินในดาวหางมักถูกมองว่าเป็นมลพิษจากโลก ในขณะที่ภารกิจคืนตัวอย่างดาวหางของ NASA และ JAXA ไม่พบความเกินที่มีนัยสำคัญ

ลักษณะทางเทคนิคของวิธีใหม่

วิธีดั้งเดิมวิเคราะห์โมเลกุลจำนวนมาก ส่วนวิธีใหม่นี้นับทีละตัว เมื่อโมเลกุลผ่านช่องว่างกว้างประมาณครึ่งนาโนเมตรระหว่างสายทองนาโนสองเส้น จะเกิดกระแสหน้าตัด ทุกแบบของกรดอะมิโนสร้างคลื่นกระแสที่ต่างกัน แล้วจัดกลุ่มโดยการเรียนรู้ของเครื่อง วิธีนี้ไม่ต้องการการวัดแสงหรือสารเคมี นักวิจัยระบุว่าการตรวจจับทางไฟฟ้าสามารถทำให้การออกแบบเครื่องมือง่ายขึ้นและลดความไวต่อการสั่นสะเทือน ผู้เขียนหลัก โอชิโร ทากาฮิโตะ กล่าวว่า "ผ่านการรวมเทคโนโลยีหน้าตัดช่องว่างนาโนของเรากับปัญญาประดิษฐ์ เราสามารถแยกแยะกรดอะมิโนแบบ L และแบบ D ได้ด้วยความแม่นยำเกิน 80%"

นี่คือครั้งแรกที่แยกแยะคิรัลชีตี้ของกรดอะมิโนในระดับโมเลกุลเดี่ยว ซึ่งเป็นความก้าวหน้าพื้นฐานของการตรวจจับเคมี"

ผลการทดลองและการประยุกต์ใช้

ในการทดสอบดาวหางและทะเลทราย การทดสอบแบบบอด 39 แบบ ครอบคลุม 19 ชนิดของกรดอะมิโนคิรัลแบบ L และ D รวมถึงกลไซซีนที่ไม่มีรูปแบบ鏡像 ความแม่นยำในการระบุเกิน 50% สูงกว่าความน่าจะเป็นสุ่มมาก ความแม่นยำในการวัดปริมาณของส่วนผสมกรดอะมิโน 4 ชนิดที่มีองค์ประกอบคิรัลต่างกันเกิน 66% เนื่องจากตัวอย่างที่สนใจมักมีโมเลกุลจำนวนมาก ทีมวิเคราะห์สารสกัดดินจากดาวหางมัร์ชิสันและสองจุดในทะเลทรายอตาคามา ชิลี ผู้เขียนอาวุโส ทานิคุชิ มาซาเทรุ กล่าวว่า "วิธีของเราเทียบเท่าวิธีดั้งเดิม เพราะทั้งสองจับคุณสมบัติหลักขององค์ประกอบกรดอะมิโนได้"

บทความอธิบายวิธีที่มุ่งเป้า ไม่ใช่การวิเคราะห์ครอบคลุม มุ่งเน้น 11 รูปแบบของกรดอะมิโน 6 ชนิดที่เลือกไว้ล่วงหน้า ในตัวอย่างทะเลทราย กลูตามิกอะซิดไม่ได้ถูกระบุได้อย่างน่าเชื่อถือ ต่างจากผลเปรียบเทียบกับวิธี HPLC-MS อัตราส่วนของแอสพาร์ติกอะซิดในตัวอย่างมัร์ชิสันตรงกันดี แต่อัตราส่วนของแอลานีนและวาเลนต่างออกไป

ผู้เขียนระบุว่าการประยุกต์ใช้จริงในภารกิจอวกาศจะต้องการการตรวจสอบเพิ่มเติม รวมถึงการทดสอบภายใต้การควบคุมมลพิษและซอฟต์แวร์ที่ฝึกสำหรับมลพิษทั่วไป ในการทดสอบปรับเทียบ เซนเซอร์ตรวจจับทริปโตฟานที่ความเข้มข้น 0.03 ไนโมลาร์ ต่ำกว่าเป้าหมายการวัดการตรวจจับชีวิตประมาณ 1 ไนโมลาร์ แม้จะเตือนว่าตัวเลขนี้ไม่สะท้อนประสิทธิภาพในตัวอย่างที่ซับซ้อน ชิปทนความร้อนสูงกว่า 572 องศาฟาเรนไฮต์ (300 องศาเซลเซียส) จึงใช้ได้บนยานอวกาศโดยไม่ต้องทำความเย็น งานวิจัยนี้ตีพิมพ์วันที่ 5 ตุลาคม ใน Nature Communications

ศักยภาพของเทคโนโลยีใหม่ในการค้นหาชีวิตนอกโลก

การพัฒนาเทคโนโลยีใหม่นี้เปิดทิศทางใหม่สำหรับการค้นหาชีวิตนอกโลก ผ่านการวิเคราะห์คิรัลชีตี้ของกรดอะมิโนทีละโมเลกุล นักวิจัยสามารถระบุเครื่องหมายชีวิตที่เป็นไปได้ได้แม่นยำขึ้น เนื่องจากการกระจายของรูปแบบ鏡像กรดอะมิโนในสิมีมีชีวิตมีลักษณะเฉพาะเจาะจง เทคโนโลยีนี้อาจกลายเป็นเครื่องมือสำคัญสำหรับการสำรวจอวกาศในอนาคต อย่างไรก็ตาม การประยุกต์ใช้จริงยังต้องเอาชนะความท้าทายด้านมลพิษและความซับซ้อนของตัวอย่าง การตรวจสอบเพิ่มเติมจะเป็นขั้นตอนสำคัญในการผลักดันงานวิจัยนี้