Οι διαστημικές υπηρεσίες έχουν αφιερώσει δεκαετίες σχεδιάζοντας όργανα ανίχνευσης ζωής γύρω από μια μόνο ιδέα: η βιολογία αφήνει πίσω της συγκεκριμένα μόρια. Στείλτε τον σωστό ανιχνευτή, βρείτε τις σωστές χημικές ουσίες και το ερώτημα αν υπήρχε ζωή απαντά από μόνο του.
Ποιο είναι το πραγματικό αποτύπωμα;
Η ιδέα έχει ένα ελάττωμα. Τα ίδια αυτά μόρια σχηματίζονται χωρίς ζωή στη χημεία των ψυχρών μετεωριτών και στις οπές των βαθέων υδάτων. Μια νέα μελέτη υποστηρίζει ότι το πραγματικό αποτύπωμα δεν είναι ποια μόρια εμφανίζονται - είναι το κρυφό στατιστικό μοτίβο στον τρόπο που κατανέμονται.
Το παζλ της χημείας
Αυτό είναι το παζλ με το οποίο ζουν οι πλανητικοί επιστήμονες εδώ και δεκαετίες. Τα αμινοξέα, τα δομικά στοιχεία των πρωτεϊνών, εμφανίζονται στους μετεωρίτες. Αμινοξέα έχουν ανιχνευθεί σε σκόνη αστεροειδών που επέστρεψε από το διάστημα. Έχουν επίσης εμφανιστεί σε εργαστηριακά μείγματα σχεδιασμένα να μιμούνται την προβιοτική χημεία.
Η εύρεση τους σε έναν άλλο κόσμο δεν ήταν ποτέ αρκετή για να αποδείξει ότι κάτι ήταν ζωντανό εκεί. Η χημεία λειτουργεί απλώς και με τους δύο τρόπους - τόσο στη βιολογία όσο και στη μη βιολογία.
Ο Gideon Yoffe, μεταδιδακτορικός ερευνητής στο Ινστιτούτο Επιστημών Weizmann στο Ισραήλ και πρώτος συγγραφέας της νέας εργασίας, εργάζεται για να βρει έναν τρόπο να ξεπεράσει αυτή την ασάφεια. Το επιχείρημα της ομάδας του: σταματήστε να κοιτάτε ένα μόριο τη φορά. Κοιτάξτε αντ' αυτού πώς το πλήρες σύνολο συναρμολογείται ως χημικό δακτυλικό αποτύπωμα.
Δημιουργία ενός νέου τεστ για βιοϋπογραφές
Η λύση προέρχεται από μια απίθανη πηγή - τα μαθηματικά που χρησιμοποιούν οι οικολόγοι για τα δάση και τους κοραλλιογενείς υφάλους. Οι βιολόγοι μετρούν τη βιοποικιλότητα παρακολουθώντας δύο πράγματα: πόσα είδη υπάρχουν και πόσο ομοιόμορφα κατανέμονται.
«Η αστροβιολογία είναι ουσιαστικά μια εγκληματολογική επιστήμη. Προσπαθούμε να συμπεράνουμε διαδικασίες από ελλιπείς ενδείξεις, συχνά με πολύ περιορισμένα δεδομένα που συλλέγονται από αποστολές που είναι εξαιρετικά δαπανηρές και σπάνιες», δήλωσε ο Yoffe.
Η ζωή αφήνει ένα δακτυλικό αποτύπωμα
Το πώς μοιάζει το μοτίβο εξαρτάται από τη χημεία. Σε βιολογικά δείγματα, τα αμινοξέα κατανέμονται σε μια μεγάλη ποικιλία σε περίπου ίσες ποσότητες. Οι μη βιολογικές αντιδράσεις συσσωρεύουν μερικά αγαπημένα και αφήνουν πίσω τα υπόλοιπα. Το σήμα αντιστρέφεται για τα λιπαρά οξέα. Σε βιολογικά δείγματα, τα λιπαρά οξέα συσσωρεύονται σε μικρότερα, ομοιόμορφα μήκη αλυσίδας. Η μη ζωντανή χημεία παράγει μια ευρύτερη, πιο ομοιόμορφη εξάπλωση.
Αυτά τα δύο αντίθετα μοτίβα κατανομής βασίζονται στην ίδια υποκείμενη αλήθεια. Η βιολογία είναι επιλεκτική με τρόπους που η μη ζωντανή χημεία δεν είναι. Αυτή η επιλεκτικότητα αφήνει ένα στατιστικό αποτύπωμα.
Ένα τεστ σε δείγματα
Για να ελέγξουν την ιδέα, οι ερευνητές συγκέντρωσαν περίπου 100 υπάρχοντα σύνολα δεδομένων από ένα ευρύ φάσμα πηγών. Αυτά περιελάμβαναν μικρόβια που καλλιεργήθηκαν σε εργαστήριο, υδροθερμικά ιζήματα, απολιθώματα, μετεωρίτες, δείγματα αστεροειδών που επέστρεψαν στη Γη και συνθετική χημεία σχεδιασμένη να μιμείται πρεβιοτικές συνθήκες.
Όταν οι ερευνητές έτρεξαν τους υπολογισμούς ποικιλομορφίας, τα δείγματα διαχωρίστηκαν με εντυπωσιακή συνέπεια. Η βιολογία διαχωρίστηκε καθαρά από τα μη ζωντανά, τόσο σε αμινοξέα όσο και σε λιπαρά οξέα.
Μια εκπληκτική παρενέργεια
Το τεστ ποικιλομορφίας αποκάλυψε κάτι που η ομάδα δεν περίμενε. Πέρα από τον σαφή διαχωρισμό της ζωής από τη μη ζωή, φάνηκε επίσης να ανιχνεύει σημάδια υποβάθμισης.
«Αυτό ήταν πραγματικά εκπληκτικό. Η μέθοδος κατέγραψε όχι μόνο τη διάκριση μεταξύ ζωής και μη ζωής, αλλά και τους βαθμούς διατήρησης και αλλοίωσης», δήλωσε ο Fabian Klenner, επίκουρος καθηγητής πλανητικών επιστημών στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, Riverside (UCR).
Δείγματα με έντονη υποβάθμιση εξακολουθούσαν να φέρουν την υπογραφή. Τα απολιθωμένα κελύφη αυγών δεινοσαύρων, όπου τα άθικτα μόρια είναι σπάνια, εξακολουθούσαν να εμφανίζονται βιοτικά όταν εκτελέστηκαν στην ανάλυση. Το μοτίβο επέζησε εκεί που η αρχική χημεία σε μεγάλο βαθμό δεν είχε.
Ευρύτερες επιπτώσεις της μελέτης
Μια από τις ελκυστικές ιδιότητες της μεθόδου είναι ότι δεν απαιτεί τίποτα εξωτικό. Λειτουργεί με σχετικές αφθονίες - αριθμούς που αναφέρουν ήδη τα περισσότερα πλανητικά φασματόμετρα μάζας. Το πλαίσιο, υποστηρίζει η ομάδα, θα μπορούσε να εφαρμοστεί σε δεδομένα που έχουν ήδη αρχειοθετηθεί από προηγούμενες αποστολές και σε όργανα που βρίσκονται ήδη καθ' οδόν προς άλλους κόσμους.
Αντίσταση υπό ακτινοβολία
Κόσμοι όπως η Ευρώπη θέτουν ένα άλλο πρόβλημα. Ο επιφανειακός πάγος τους κατακλύζεται από φορτισμένα σωματίδια που διασπούν ευαίσθητα μόρια. Η ομάδα μοντελοποίησε πώς η ακτινοβολία θα αποικοδομούσε ένα βιολογικό μείγμα αμινοξέων σε ρηχό πάγο.
Το σήμα εξασθενήθηκε, αλλά παρέμεινε αρκετό καιρό ώστε να παραμείνει ανιχνεύσιμο σε ρηχό πάγο - το είδος του υλικού που ένα μελλοντικό όχημα προσεδάφισης θα μπορούσε εύλογα να συλλέξει. Μια προηγούμενη μελέτη κατέγραψε πόσο επιθετικά αυτή η ακτινοβολία αποικοδομεί τα οργανικά μόρια - γεγονός που καθιστά την ανθεκτικότητα του μοτίβου ποικιλομορφίας ακόμη πιο εντυπωσιακή.
Ένα νέο εργαλείο για την ανίχνευση εξωγήινης ζωής
Πριν από αυτήν την έρευνα, καμία στατιστική δοκιμή δεν είχε αποδειχθεί ότι διαχωρίζει βιολογία από μη βιολογία σε τόσους πολλούς τύπους δειγμάτων χρησιμοποιώντας μόνο τρέχοντα δεδομένα οργάνων.
«Η προσέγγισή μας είναι ένας ακόμη τρόπος για να αξιολογήσουμε εάν μπορεί να υπήρχε ζωή εκεί. Και αν όλες οι διαφορετικές τεχνικές δείχνουν προς την ίδια κατεύθυνση, τότε αυτό γίνεται πολύ ισχυρό», δήλωσε ο Klenner.
Καμία μεμονωμένη δοκιμή δεν θα λύσει το ερώτημα από μόνη της. Αλλά οι επιστήμονες των αποστολών έχουν τώρα ένα εργαλείο που δεν χρειάζεται νέο όργανο, δεν υποθέτει βιολογία τύπου Γης και λειτουργεί με δεδομένα που υπάρχουν ήδη στα αρχεία.
www.worldenergynews.gr
