I ricercatori dell’Università di Osaka hanno utilizzato l’intelligenza artificiale e la nanotecnologia per rilevare biofirme degli amminoacidi, i potenziali segnali di vita.
La verità è là fuori, ma identificare segni di vita nello spazio implica un’intensa ricerca di biofirme all’interno del nostro Sistema Solare e oltre. Tuttavia, sviluppare tecnologie sensibili, ma al contempo compatte, in grado di identificarle si è rivelata una sfida di portata quasi cosmica. Tuttavia, questa situazione potrebbe presto cambiare, poiché i ricercatori dell’Università di Osaka hanno sviluppato un metodo elettrico che potrebbe essere utilizzato per rilevare la vita extraterrestre. Questa entusiasmante scoperta sarà pubblicata sulla rivista Nature Communications.
Biforme e amminoacidi
L’identificazione sia degli esseri viventi che delle sostanze chimiche e dei processi non viventi si basa sugli amminoacidi, i mattoni delle proteine. Gli amminoacidi hanno la stessa formula chimica ma possiedono due forme speculari, in grado di distinguere gli esseri viventi da quelli non viventi. Negli organismi viventi, quasi tutti gli amminoacidi si trovano esclusivamente nella forma L, mentre gli zuccheri esistono nella forma D. Al contrario, i processi chimici e fisici non viventi producono entrambe le forme, L e D, in egual misura.
Di conseguenza, il rapporto L/D è una potenziale biofirma della vita, rendendo gli amminoacidi un bersaglio ideale per la ricerca astrobiologica. I metodi tradizionali distinguono i campioni misurando grandi gruppi di molecole, il che pone ai ricercatori delle sfide pratiche. È stato suggerito che un metodo alternativo basato sulla rilevazione elettrica sarebbe più semplice, meno sensibile alle vibrazioni e non richiederebbe l’uso di reagenti chimici.
I recenti progressi nel campo delle nanotecnologie sono stati sfruttati per rilevare elettricamente singole molecole di rilevanza biologica. A tal fine, il team misura le molecole che attraversano uno spazio tra due nanofili d’oro, generando una corrente di tunneling elettrico. Poiché le forme d’onda della corrente di ciascuna forma di amminoacido sono diverse tra loro, il team è stato in grado di contare direttamente il numero di molecole che attraversano lo spazio.
Il contributo dell’IA
“Combinando la nostra tecnica di tunneling a nanogap con l’intelligenza artificiale, siamo stati in grado di distinguere tra le forme L e D degli amminoacidi con una precisione superiore all’80%“, afferma l’autore principale, Takahito Oshiro. “Questa è la prima discriminazione della chiralità degli amminoacidi a livello di singola molecola e rappresenta un progresso fondamentale nel campo del rilevamento chimico.“
Molti tipi di molecole
Poiché i campioni astrobiologici contengono in genere molti tipi di molecole, il team ha verificato se la tecnica potesse essere utilizzata per identificare gli amminoacidi in miscele complesse. “Abbiamo analizzato campioni naturali provenienti dal meteorite Murchison in Australia e campioni di suolo dal deserto di Atacama in Cile“, spiega l’autore senior, Masateru Taniguchi. “Il nostro metodo si è dimostrato paragonabile ai metodi tradizionali, poiché entrambi sono stati in grado di rilevare le principali caratteristiche della composizione amminoacidica.“
Si spera che questi sviluppi possano essere utilizzati per creare strumenti compatti, basati sull’elettricità, in grado di rilevare la vita extraterrestre.
Per saperne di più
- Leggi l’articolo originale sul sito dell’Università di Osaka
- Leggi il paper scientifico intitolato “Chiral discrimination of amino acids in meteorite and desert soil extracts via single-molecule nanogap conductance” pubblicato su Nature Communications
