Fotoğraf kredisi: UC Berkeley
Berkeley, Kaliforniya Üniversitesi'ne göre, insan genomunun dizilimini hızlandıran aynı teknoloji, on yılın sonunda bize bir kez ve Mars'ta yaşamın var olup olmadığını söyleyebilirdi.
Richard Mathies, UC Berkeley kimya profesörü ve ilk kılcal elektroforez dizilerinin geliştiricisi ve her ikisi de günümüzün DNA sıralayıcılarında kullanılan yeni enerji transferi floresan boya etiketleri - bu teknolojileri yaşamın kanıtı için Mars tozunu incelemek için kullanacak bir cihaz üzerinde çalışıyor bazlı amino asitler, proteinlerin yapı taşları.
Şili'nin Atacama çölünde, araştırmacıların yaşam belirtilerini aramak için Mars'a bir alet göndermeye hazırlık olarak amino asitler için toprak örnekledikleri Rock Garden'daki yüksek lisans öğrencisi Alison Skelley. Yunguy şehrinin kalıntıları arka planda. (Fotoğraf: Richard Mathies laboratuarı / UC Berkeley)
NASA'dan yaklaşık 2,4 milyon dolarlık iki geliştirme hibesiyle, o ve California Teknoloji Enstitüsü'ndeki Jet Tahrik Laboratuvarı'ndan (JPL) ve UC San Diego'nun Scripps Oşinografi Enstitüsü'nden ekip üyeleri, NASA'nın yolunda uçmak için bir Mars Organik Analizörü inşa etmeyi umuyor, Robotik Mars Bilim Laboratuarı misyonu ve / veya Avrupa Uzay Ajansı'nın ExoMars misyonu, her ikisi de 2009'da lansman planlanıyor. ExoMars teklifi Hollanda'daki Leiden Üniversitesi'nde astrokimya doçenti olan Pascale Ehrenfreund ile işbirliği içinde.
MOA olarak adlandırılan Mars Organik Analizörü, sadece amino asitlerin kimyasal imzasını değil, aynı zamanda yaşam temelli amino asitlerin kritik bir özelliğini test eder: Hepsi solaktır. Amino asitler uzaydaki fiziksel süreçlerle yapılabilir - genellikle meteoritlerde bulunurlar - ancak eşit derecede sol ve sağ elle bulunurlar. Mars'taki amino asitlerin sağ elini kullanan amino asitleri sola tercih etmeleri ya da tam tersi bir tercih varsa, bunlar sadece gezegendeki bazı yaşam formlarından gelebilirdi.
California Kantitatif Biyomedikal Araştırmalar Enstitüsü'nün (QB3) bir UC Berkeley üyesi Mathies, “Homokiralliğin ölçülmesinin - bir tür el baskısının diğerine göre yaygınlığı - yaşamın mutlak kanıtı olacağını düşünüyoruz” dedi. “Bu yüzden bu tip deneylere odaklandık. Mars'a gidip amino asitler bulursak, ancak kiralliklerini ölçmezsek, çok aptal hissedeceğiz. Enstrümanımız yapabilir. ”
MOA, Mars'ta organik moleküllerin varlığını araştırmak için NASA finansmanı ile geliştirilmekte olan çeşitli enstrümanlardan biridir ve Temmuz ayı ortasında yapılacak 2009 misyonu için son öneriler. Amino asit elverişliliği için test yapan tek teklifi sunmayı planlayan Scripps'den matematik ve meslektaşları Jeffrey Bada ve JPL'den Frank Grunthaner, analizörü teste soktu ve çalıştığını gösterdi. Tekliflerinin ayrıntıları http://astrobiology.berkeley.edu adresindeki Web'de.
Şubat ayında Grunthaner ve UC Berkeley lisansüstü öğrencisi Alison Skelley, Mars Organik Dedektörü veya MOD adı verilen amino asit dedektörünün gezegenin en kurak bölgesinde amino asitler bulup bulamayacağını görmek için Şili'nin Atacama çölüne gitti. MOD kolayca başarılı oldu. Bununla birlikte, deneyin ikinci yarısı - amino asit elverişliliğini test eden “çip üzerinde laboratuvar” henüz MOD ile evli olmadığından, araştırmacılar örnekleri UC Berkeley'e geri getirdi. Ölçek. Skelley, çip üzerinde laboratuvar sisteminin MOD ile uyumluluğunu gösteren bu deneyleri başarıyla tamamladı.
“Atacama Çölü'nün Yungay bölgesinde yaşamı tespit edemezseniz, Mars'a gidecek bir işiniz yoktur,” dedi Mathies, mürettebatın kaldığı ve testlerinin bir kısmını gerçekleştirdiği Şili'deki çöl bölgesine atıfta bulundu.
12 yıl önce Amersham Biosciences tarafından hızlı DNA sıralayıcılarında pazarlanan ilk kılcal dizi elektroforez ayırıcılarını geliştiren matematik, grubunun genom projesinde kullanılan teknolojideki gelişmelerinin Mars keşif projelerine mükemmel bir şekilde besleneceğinden emin.
“Geliştirdiğimiz mikroakışkan teknolojisi ve nispeten basit bir şekilde çok basit deneyler yapan yerinde analizör dizileri yapma yeteneğimizle, değerli analizler yapmak için Mars'taki insanlara ihtiyacımız yok” dedi. “Şimdiye kadar, bu sistemin hayatı bir parmak izi içinde algılayabildiğini ve sahada tam bir analiz yapabileceğimizi gösterdik. Gelecekteki olasılıklar için gerçekten heyecanlıyız. ”
Bir deniz kimyacısı olan Bada, yaklaşık bir düzine yıl önce amino asitleri, aminleri (amino asitlerin bozunma ürünleri) ve polisiklik aromatik hidrokarbonları, evrendeki yaygın organik bileşikleri test etmek için yeni bir yol geliştirmiş olan ekipteki ekzobiyologdur. Bu deney, MOD, Mars Polar Lander 1999'da çöktüğünde hurdaya çıkarılan 2003'teki bir Mars görevi için seçildi.
O zamandan beri, Bada, tespit edilen amino asitlerin kiralitesini tanımlamak ve test etmek için geliştirilmiş bir MOD ile yeni teknolojiyi birleştiren daha iddialı bir araç geliştirmek için Mathies ile birlikte çalıştı.
Nihai hedef Mars'ta yaşam kanıtı bulmaktır. Bada, Viking toprakları 1970'lerde Mars'ta organik moleküller için başarısız bir şekilde test edildi, ancak duyarlılıkları o kadar düşüktü ki, her gram gramda bir milyon bakteri olsa bile yaşamı tespit edemeyeceklerdi. NASA'nın Ruhu ve Fırsatı gezdirdiği artık neredeyse kesin olarak bir zamanlar yüzeyde duran suyun var olduğunu gösterdi, amaç organik moleküller bulmak.
Bada’nın MOD'u Mars toprak örneklerini ısıtmak için tasarlanmıştır ve yüzeydeki düşük basınçlarda mevcut olabilecek organik molekülleri buharlaştırır. Buhar daha sonra soğuk bir parmağa yoğunlaşır, Mars'ın ortam gece sıcaklığına soğutulmuş bir tuzak, sıfır Fahrenheit'in yaklaşık 100 derece altında. Soğuk parmak, sadece amino asitlere bağlanan floresancamin boya izleyicileri ile kaplanır, böylece herhangi bir floresan sinyali amino asitlerin veya aminlerin mevcut olduğunu gösterir.
"Şu anda, bir gram topraktaki bir gram amino asidin bir trilyonda birini tespit edebiliyoruz, bu Viking'den milyon kat daha iyi," dedi Bada.
Eklenen kılcal elektroforez sistemi, yoğunlaştırılmış sıvıyı soğuk parmaktan yudumlar ve sıvıyı amino asitleri tanımlamaya yardımcı olan kimyasalların ötesine yönlendiren ve el ve şiddeti kontrol eden yerleşik pompalar ve valflerle çip üzerindeki bir laboratuvara sifonlar .
Skelley, “MOD, numunenin amino asitler de dahil olmak üzere herhangi bir flüoresan türün varlığı açısından incelendiği ilk aşama sorgulamasıdır” dedi. “Sonra, kılcal elektroforez cihazı, bu farklı türleri gerçekten çözdüğümüz ve ne olduklarını söyleyebileceğimiz ikinci aşama analizini yapıyor. İki araç birbirini tamamlayacak ve geliştirecek şekilde tasarlandı. ”
“Rich bu deneyi bir sonraki boyuta taşıdı. Gerçekten çalışan bir sistemimiz var ”dedi. “Kiralite testleri hakkında düşünmeye başladığımda ve ilk olarak Rich'le konuştuğumda, kavramsal fikirlerimiz vardı, ama aslında işleyen hiçbir şey yoktu. O, Tanrı'ya karşı dürüst bir taşınabilir alete sahip olduğumuz noktaya geldi. ”
Proteinlerin yapı taşları olan amino asitler, sol elle L (levo) ve sağ elle D (dekstro) olarak adlandırılan iki ayna görüntüsü formunda bulunabilir. Dünyadaki tüm proteinler, L tipindeki amino asitlerden oluşur ve bir zincirinin kompakt bir proteine güzelce katlanmasını sağlar.
Mathies'in açıkladığı gibi, kiralite testi, sol elle kullanılan amino asitlerin, sol elle kullanılan bir kimyasal "eldiveni" ve sağ elle tutulan amino asitleri, sağ elle kullanılan bir elemana daha sıkı oturduğu gerçeğinden yararlanır. Hem sol hem de sağ elli amino asitler, sol elli eldivenlerle kaplı ince bir kılcal borudan aşağıya seyahat ederse, sol elli olanlar daha yavaş ilerler çünkü yol boyunca eldiveni kaydırırlar. Kalabalık çalışan solak bir politikacı gibi, dedi. Kalabalıktaki daha solak insanlar daha yavaş hareket edecek, çünkü el sıkışacak tek kişi bunlar. Bu durumda, solak eldiveni siklodekstrin adı verilen bir kimyasaldır.
Farklı amino asitler - insanlar tarafından kullanılan 20 farklı çeşit vardır - aynı zamanda mevcut olanların kısmi tanımlanmasına izin veren farklı oranlarda tüp boyunca aşağı doğru hareket eder.
Mathies, “Amino asitler MOD ile tespit edildikten sonra, etiketli amino asit çözeltisi mikroakışkanlara pompalanır ve kabaca şarjla ayrılır” dedi. “Amino asitlerin hareketliliği bize yük ve boyut ve siklodekstrinler mevcut olduğunda, rasemik bir karışımımız olup olmadığı, yani eşit miktarda sol ve sağ elli amino asit olup olmadığı hakkında bir şeyler söylüyor. Eğer yaparsak, amino asitler biyolojik olmayabilir. Fakat kiral fazlalık görürsek, amino asitlerin biyolojik kökenli olması gerektiğini biliyoruz. ”
Skelley tarafından tasarlanan ve üretilen son teknoloji ürünü çip, fotolitografik tekniklerle kazınmış kanallardan ve delinmiş kanallarla bağlanan katmanlarla dört inç çapında dört katmanlı bir diske sıkıştırılmış mikroakışkan pompalama sisteminden oluşur. Küçük mikrofabrike valfler ve pompalar, aralarında esnek bir polimer (PDMS veya polidimetilsiloksan) zarı bulunan iki cam katmanından oluşturulur, bir basınç veya vakum kaynağı kullanılarak yukarı ve aşağı hareket ettirilir. Kılcal elektroforez cihazını tasarlayan UC Berkeley fiziksel kimyager James Scherer, çip üzerindeki deseni hızlı bir şekilde okuyan hassas bir floresan dedektörü geliştirdi.
Ekibin şu anki NASA hibelerinden biri, Mars'a, Jüpiter'in moon Europa'sına veya belki de bir kuyruklu yıldıza uçmak ve daha eksiksiz bir organik dizi aramak için daha ayrıntılı kimyasal testler yapmak için yeni nesil Mikrofabrik Organik Laboratuar veya MOL'nin geliştirilmesidir. nükleik asitler dahil olmak üzere moleküller, DNA'nın yapısal birimleri. Ancak şimdilik, hedef, 2009 yılına kadar Mars 2003 gezicileri üzerindeki mevcut deneylerin ötesine geçmeye ve amino asitleri aramaya hazır bir araçtır.
Bada, “Hatırlamanız gerekiyor, şimdiye kadar Mars'ta herhangi bir organik malzeme tespit etmedik, bu çok büyük bir adım olacak” dedi. “Yaşam arayışında iki gereklilik vardır: su ve organik bileşikler. Suyun mevcut olduğunu gösteren Mars gezginlerinin son bulguları ile geriye kalan bilinmeyen organik bileşiklerdir. Bu yüzden buna odaklanıyoruz.
“Mars Organik Analiz Cihazı çok güçlü bir deney ve büyük umudumuz sadece amino asitleri değil, bir tür canlı varlıktan gelebilecek gibi görünen amino asitleri bulmak.”
Orijinal Kaynak: Berkeley Haber Bülteni
