私たちが確信していることが 1 つあります。それは、人生は痕跡を残すということです。大気中のガス、特定の有機分子、テクノロジーに基づいたものもあります…しかし、もっと微妙な信号があります。 これは生物の化学的性質の多くに現れ、生命そのものがすでに消滅した後でも生き残ることができる幾何学的な特徴です。
それをキラリティーといいます。一部の分子は、右手と左手のように、互いの鏡像である 2 つのバージョンで存在することがあります。これらは同じ原子と同じ化学式を持ちますが、空間的な配置が異なります。タンパク質の構成要素であるアミノ酸が良い例です。 地球上の化学では、生物はほぼ独占的に L 型アミノ酸を使用します。 一方、非生物化学プロセスでは、L と D の両方のバージョンが同様の割合で生成される傾向があります。。したがって、地球外サンプルで両方の形態の間の重大な不均衡を発見することは、バイオシグネチャーとなる可能性があります。それ自体は生命が存在したことを証明するものではありませんが、特別な注目に値する化学反応を示すことになるでしょう。
小さな括弧。 LとDの文字はラテン語から来ています ラエバス (左)と デクスター (右)、元々は物質が偏光面を曲げるという意味を説明していました。: 論理的に、最初の偏光は左に、D は右に偏光しました。括弧を閉じます。
問題は、これら 2 つの分子が他の多くの分子と混合した場合にどのように認識するかです。 従来の方法でもこれを行うことができますが、多くの場合、比較的複雑な分離および分析技術に依存しています。。谷口正輝率いる大阪大学のチームは、分子そのものを電気信号に変換する代替手段を探した。この結果は、Nature に掲載された研究で説明されています。
このアイデアは、顕微鏡的にはほとんど単純に思えます。 2 本の金ナノワイヤーが、完全には閉じないリングのように、わずかな距離を置いて配置されています。分子がこの空間を通過すると、電極間にトンネル電流が発生します。電流はアミノ酸の 2 つのバージョンでまったく同じではありません。それぞれが特定の形式の電気信号を生成します。 そこで人工知能が登場します。 谷口 個々の分子によって生成されるシグナルの違いを認識するように訓練されたアルゴリズム。その結果、L型とD型を高い精度で判別することができました。
「私たちの技術と人工知能を組み合わせることで、アミノ酸の L 型と D 型を 80% 以上の精度で区別することができました」と研究論文の共著者である大城崇仁氏は述べています。 「これは、単一分子スケールでのアミノ酸キラリティーの最初の識別であり、化学分析における根本的な進歩です。」
しかし、さらに難しい試練が残っていました。火星、小惑星、または氷の衛星で収集されたサンプルには、実験室で注意深く調製されたアミノ酸は 1 つも含まれていません。それは分子の混合物であり、数十億年の放射線と地質学的プロセスによって変化した可能性があります。 このため、谷口教授のチームは、1969年にオーストラリアに落下し、多種多様な有機化合物を含むことが知られているマーチソン隕石の天然サンプルと、地球上で最も極端な環境の一つで火星の類似物として利用されているアタカマ砂漠の土壌サンプルを分析した。 新しい技術により、アミノ酸組成の主要な特性を回復することができました。 従来の方法で得られるものと同等の結果が得られました。
この仕事の重要性はまさに次に何が起こるかにあります。電気信号を使用して個々の分子を分析できる検出器は、一部の従来の分析システムよりもコンパクトになる可能性があり、特定の試薬や光学システムに必ずしも依存しないため、宇宙旅行を目的とした機器に利点をもたらします。 著者ら自身は、この技術が地球外生命探査用の小型電気機器の開発に貢献できる可能性があると提案している。
それは、火星のサンプルを導入して「発見された生命」を画面に表示できる機械があるという意味ではありません。この技術は依然として、生物学そのものではなく、生物学と一致する信号を認識します。その上、 一部の分子は非生物的プロセスを通じて形成される可能性があり、バイオシグネチャーの解釈を複雑にする特徴も示します。
しかし、強力な利点があります。探知器は、宇宙人のサンプルに生命がどのように見えるかを尋ねる代わりに、はるかに小さく、より根本的なこと、つまりその化学がどちらの方向に変化するかを尋ねることができます。 もしその答えが、生命のない化学が生み出すものと明らかに異なるのであれば、おそらく、ほんの数個の分子からの電流が最初の手がかりの 1 つになる可能性があります。 太陽系のどこかで、生命もその痕跡を残すことを学んだのだと。
