Японські дослідники представили компактний мікрочип, здатний виявляти молекулярні сліди життя в зразках речовини з точністю понад 80 відсотків. Пристрій аналізує окремі молекули амінокислот і визначає, чи мають вони біологічне походження. Результати роботи опубліковані в рецензованому науковому журналі Nature Communications, про що повідомляє РБК-Україна. Розробка покликана вирішити одну з ключових проблем сучасної планетології: традиційне обладнання для хірального аналізу амінокислот відрізняється значними габаритами і вимагає складної пробопідготовки, що робить його практично непридатним для встановлення на борту космічних апаратів.

Дзеркальні форми амінокислот як маркер життя

В основі нового методу лежить вивчення амінокислот — так званих «цеглинок», з яких складається білки та вся відома органічна матерія. Ці молекули існують у двох дзеркальних (хіральних) формах: лівій (L-форма) та правій (D-форма). У неживій природі обидві форми утворюються в рівній кількості, тоді як усі відомі живі організми використовують переважно ліві амінокислоти. Саме цей асиметричний розподіл і слугує одним із найнадійніших біосигнатур: якщо в зразку переважає L-форма, це вказує на можливе біологічне походження речовини. Раніше для такого аналізу потрібні були громіздкі хіральні хроматографи та спектрометри, що займають цілі лабораторні стійки.

Золоті нанопроводи та квантовий ефект

Японська команда знайшла принципово простіше і компактніше рішення. Вчені розмістили два мікроскопічних золотих проводи на надзвичайно близькій відстані один від одного. Завдяки квантовому тунельному ефекту між ними виникає слабкий електричний струм. Коли розчин з амінокислотами потрапляє на чип, кожна молекула змінює цей струм по-своєму — фактично формуючи унікальний електричний «відбиток» конкретної хіральної форми. Алгоритми штучного інтелекту зчитують ці коливання і визначають форму молекули з точністю понад 80 відсотків, що є співмірним із результатами великих лабораторних установок.

Польові випробування: метеорит Мерчісон та пустеля Атакама

Дослідники перевірили працездатність пристрою на реальних зразках. Мікрочип проаналізував фрагменти метеорита Мерчісон — знаменитого хондрита, що впав в Австралії в 1969 році і містить понад 70 000 різних органічних сполук, включаючи амінокислоти. Паралельно були протестовані проби ґрунту з чилійської пустелі Атакама, яка вважається одним із найближчих земних аналогів марсіанських умов. За точністю аналізу компактний пристрій не поступився великим лабораторним приладам, що підтверджує його придатність для польових і, в перспективі, космічних умов.

Перспективи для космічних місій

На поточному етапі вчені готують чип до розпізнавання молекул, з якими система раніше не працювала, розширюючи спектр детектованих біосигнатур. У довгостроковій перспективі дослідники впевнені, що компактні сканери такого типу можна буде встановлювати на марсоходи, місячні транспортні модулі та автоматичні зонди для пошуку можливих слідів життя на Марсі, супутниках Юпітера і Сатурна, а також на інших космічних тілах. Для місій наступного покоління, запланованих на кінець десятиліття, це може стати прорывним інструментом, що дозволяє проводити хіральний аналіз «на місці» без необхідності повернення зразків на Землю.

Контекст: чому це важливо для планетології

Пошук біосигнатур залишається одним із головних завдань сучасної астрономії та біології. Після того як марсохід Perseverance почав збір зразків у кратері Джезеро, а місія Europa Clipper NASA наблизилася до вивчення підлідного океану Європи, потреба в легких і автономних аналітичних інструментах стала критичною. Японська розробка вписується в цю логіку: замість відправки важкого хроматографа на орбіту чи поверхню іншої планети, місія може нести чип розміром з кредитну картку, здатний за хвилини дати відповідь на питання про хіральну асиметрію виявлених органічних молекул. Публікація в Nature Communications підтверджує, що метод пройшов незалежне рецензування і визнаний значним внеском у інструментарій планетарних наук.