Японские исследователи представили компактный микрочип, способный выявлять молекулярные следы жизни в образцах вещества с точностью более 80 процентов. Устройство анализирует отдельные молекулы аминокислот и определяет, имеют ли они биологическое происхождение. Результаты работы опубликованы в рецензирующем научном журнале Nature Communications, о чём сообщает РБК-Украина. Разработка призвана решить одну из ключевых проблем современной планетологии: традиционное оборудование для хирального анализа аминокислот отличается значительными габаритами и требует сложной пробоподготовки, что делает его практически непригодным для установки на борту космических аппаратов.

Зеркальные формы аминокислот как маркер жизни

В основе нового метода лежит изучение аминокислот — так называемых «кирпичиков», из которых состоят белки и вся известная органическая материя. Эти молекулы существуют в двух зеркальных (хиральных) формах: левой (L-форма) и правой (D-форма). В неодушевлённой природе обе формы образуются в равном количестве, тогда как все известные живые организмы используют преимущественно левые аминокислоты. Именно это асимметричное распределение и служит одним из наиболее надёжных биосигнатур: если в образце преобладает L-форма, это указывает на возможное биологическое происхождение вещества. Раньше для такого анализа требовались громоздкие хиральные хроматографы и спектрометры, занимающие целые лабораторные стойки.

Золотые нанопроводы и квантовый эффект

Японская команда нашла принципиально более простое и компактное решение. Учёные разместили два микроскопических золотых провода на чрезвычайно близком расстоянии друг от друга. Благодаря квантовому туннельному эффекту между ними возникает слабый электрический ток. Когда раствор с аминокислотами попадает на чип, каждая молекула изменяет этот ток по-своему — фактически формируя уникальный электрический «отпечаток» конкретной хиральной формы. Алгоритмы искусственного интеллекта считывают эти колебания и определяют форму молекулы с точностью свыше 80 процентов, что сопоставимо с результатами крупных лабораторных установок.

Полевые испытания: метеорит Мерчисон и пустыня Атакама

Исследователи проверили работоспособность устройства на реальных образцах. Микрочип проанализировал фрагменты метеорита Мерчисон — знаменитого хондрита, упавшего в Австралии в 1969 году и содержащего более 70 000 различных органических соединений, включая аминокислоты. Параллельно были протестированы пробы почвы из чилийской пустыни Атакама, которая считается одним из самых близких земных аналогов марсианских условий. По точности анализа компактное устройство не уступило большим лабораторным приборам, что подтверждает его пригодность для полевых и, в перспективе, космических условий.

Перспективы для космических миссий

На текущем этапе учёные готовят чип к распознаванию молекул, с которыми система ранее не работала, расширяя спектр детектируемых биосигнатур. В долгосрочной перспективе исследователи уверены, что компактные сканеры такого типа можно будет устанавливать на марсоходы, лунные транспортные модули и автоматические зонды для поиска возможных следов жизни на Марсе, спутниках Юпитера и Сатурна, а также на других космических телах. Для миссий следующего поколения, запланированных на конец десятилетия, это может стать прорывным инструментом, позволяющим проводить хиральный анализ «на месте» без необходимости возврата образцов на Землю.

Контекст: почему это важно для планетологии

Поиск биосигнатур остаётся одной из главных задач современной астрономии и биологии. После того как марсоход Perseverance начал сбор образцов в кратере Джезер, а миссия Europa Clipper NASA приблизилась к изучению подлёдного океана Европы, потребность в лёгких и автономных аналитических инструментах стала критической. Японская разработка вписывается в эту логику: вместо отправки тяжёлого хроматографа на орбиту или поверхность другой планеты, миссия может нести чип размером с кредитную карту, способный за минуты дать ответ на вопрос о хиральной асимметрии обнаруженных органических молекул. Публикация в Nature Communications подтверждает, что метод прошёл независимое рецензирование и признан значимым вкладом в инструментарий планетарных наук.