•Japan’daki Osaka Üniversitesi’ni de içeren uluslararası bir araştırma ekibi, Dünya dışındaki yaşam belirtilerini tespit etmek için mevcut yöntemlerden daha basit olması umulan yeni bir elektrik tekniği geliştirdi. Yöntem, proteinlerin yapı taşları olan amino asitleri inceliyor ve ayrıntılar Nature Communications dergisinde yayımlandı.
Amino asitler iki ayna görüntüsü formunda bulunuyor: L-formu ve D-formu. Bir numunedeki bu formlar arasındaki denge, amino asitlerin canlı bir varlıktan mı yoksa cansız bir süreçten mi kaynaklandığına dair ipucu verebiliyor. Bilimsel adıyla “kiralite” olarak adlandırılan bu form özelliği, araştırmacıların geliştirdiği teknikle iki altın nanotelin arasındaki çok küçük boşluk kullanılarak tespit edilebiliyor.
Bu yöntem sıvı kromatografisi-kütle spektrometrisi (LC-MS) gibi mevcut yaklaşımlarla da analiz edilebiliyor; ancak bu araçlar büyük ve büyük numuneler ile birden fazla kimyasal işlem gerektiriyor. Bu nedenle Ay gezgini gibi bir aracın sırasına yerleştirilmek için ideal değil.
Araştırmacıların geliştirdiği sistem çok daha küçük. Birbirinden neredeyse ayrılırcaya kadar yakın iki altın nanotel, arasından elektronların “sızdığı” elektriksel bir tünelleşme akımı oluşturuyor — bu da kuantum etkisi olarak bilinen bir olgu.
Amino asit moleküllerini içeren bir çözelti, boşluğu barındıran mikropise damlatıldığında akım, ölçülebilen biçimde değişiyor ve amino asitlerin hangi formda olduğu ortaya çıkıyor. Makine öğrenimi kullanılarak elektriksel tepkilerden L-formu ve D-formu moleküllerinin ayrıştırılması sağlandı.
“Nanogap tünelleşme tekniğimiz yapay zeka ile birleştirildiğinde, amino asitlerin L ve D formlarını yüzde 80’den fazla doğrulukla ayırt edebildik,” diye söylüyor Osaka Üniversitesi’nden biyomühendis Takahito Ohshiro. “Bu, amino asit kiralitesinin tek molekül seviyesinde ayrıştırıldığı ilk çalışma.”
Bu teknolojinin astronotların araç setine eklenebilecek tamamen işlevsel bir amino asit tarayıcısına ulaşması için daha fazla test ve geliştirmeye ihtiyaç var; ancak araştırmacılar yöntemi mevcut yöntemlerle karşılaştırmalı olarak zaten sınamış durumda.
“Avustralya’daki Murchison meteoründen doğal numuneleri ve Şili’deki Atacama Çölü’nden toprak numunelerini analiz ettik. Yöntemimiz, her iki yöntemin de amino asit bileşiminin temel özelliklerini yakalayabilmesiyle geleneksel yöntemlerle karşılaştırılabilir düzeydeydi,” diyor Osaka Üniversitesi’den nanoteknolojist Masateru Taniguchi.
Bu tabii ki uzun menzilli bir uzaylı yaşam dedektörü değil — test etmek için yine de numunelere sahip olmamız gerekecek; ancak nanogap cihazı, daha az hazırlık gereştiren ve daha az molekül isteyen nispeten basit, kompakt bir test mekanizması vaat ediyor.
Olasılıkla insan mürettebatı olmadan prob ve gezginlere takılabilecek cihaz, uzak uydular ve gezegenlerdeki yaşam belirtileri hakkında veri gönderebilir. Ancak bu hâlâ oldukça uzak bir hedef.
Araştırmacıların aşması gereken zorluklardan biri, sensörü daha önce karşılaşmadığı veya eğitilmediği moleküller için hazırlamak. Çalışmanın başarısında makine öğrenimi bileşeni kritik rol oynadı.
Teknoloji şimdi daha da ileri taşınmaya hazır — hem Dünya’da hem de ötesinde kimyasal analiz için. Bir gün uzaylı bir dünyada yaşam tespit edersek, keşfi gerçekleştirecek yaklaşım bu olabilir.
Bu sonuçlar, kiral amino asit analizi için hedefli tek molekül seviyesinde elektriksel bir yaklaşım ortaya koyuyor ve astrobiyolojik araştırmalarla ilgili kimyasal açıdan karmaşık numuneler de dahil olmak üzere gelecekteki uygulamalar için bir temel sağlıyor.
araştırmacılar
Araştırma Nature Communications dergisinde yayımlandı.
1 yorum
Fikrinizi bir kaynak, soru veya yapıcı karşı görüşle geliştirin.