Ny teknik til at finde liv på Mars

Forskere demonstrerer for første gang potentialet i eksisterende teknologi til direkte at opdage og karakterisere liv på Mars og andre planeter. Studiet, udgivet i Grænser i mikrobiologi , brugte miniaturiserede videnskabelige instrumenter og nye mikrobiologiske teknikker til at identificere og undersøge mikroorganismer i det canadiske højarktis - en af ​​de nærmeste analoger til Mars på Jorden. Ved at undgå forsinkelser, der følger med at skulle returnere prøver til et laboratorium til analyse, Metoden kunne også bruges på Jorden til at opdage og identificere patogener under epidemier i fjerntliggende områder.

"Søgen efter liv er et hovedfokus for planetarisk udforskning, men der har ikke været direkte livsdetektionsinstrumenter på en mission siden 70'erne, under vikingemissionerne til Mars, " forklarer Dr Jacqueline Goordial, en af ​​undersøgelsens forfattere. "Vi ønskede at vise et proof-of-concept, at mikrobielt liv kan detekteres og identificeres direkte ved hjælp af meget bærbare, lav vægt, og lavenergiværktøjer."

På nuværende tidspunkt de fleste instrumenter på astrobiologiske missioner leder efter beboelige forhold, små organiske molekyler og andre "biosignaturer", der generelt ikke kunne dannes uden liv. Imidlertid, disse giver kun indirekte bevis på liv. I øvrigt, nuværende instrumenter er relativt store og tunge med høje energikrav. Dette gør dem uegnede til missioner til Europa og Enceladus - Jupiters og Saturns måner, som, sammen med Mars, er de primære mål i søgen efter liv i vores solsystem.

Dr Gordial, sammen med professor Lyle Whyte og andre videnskabsmænd fra Canadas McGill University, tog en anden tilgang:brugen af ​​flere, miniatureinstrumenter til direkte at detektere og analysere liv. Brug af eksisterende lavpris- og lavvægtsteknologi på nye måder, holdet skabte en modulær "livsdetektionsplatform" i stand til at dyrke mikroorganismer fra jordprøver, vurdere mikrobiel aktivitet, og sekvens DNA og RNA.

For at opdage og karakterisere liv på Mars, Europa og Enceladus, platformen skal fungere i miljøer med ekstreme kolde temperaturer. Holdet testede det derfor på et fjerntliggende sted i en tæt analog på Jorden:polarområder.

"Mars er en meget kold og tør planet, med et permafrost terræn, der ligner meget det, vi finder i det canadiske højarktis, " siger Dr. Goordial. "Af denne grund, vi valgte et sted omkring 900 km fra Nordpolen som en Mars-analog for at tage prøver og teste vores metoder."

Ved hjælp af en bærbar, miniature-DNA-sekventeringsenhed (Oxford Nanopore MiniON), forskerne viser for første gang, at værktøjet ikke kun kan bruges til at undersøge miljøprøver i ekstreme og fjerne omgivelser, men at det kan kombineres med anden metodik til at påvise aktivt mikrobielt liv i felten. Forskerne var i stand til at isolere ekstremofile mikroorganismer, der aldrig er blevet dyrket før, opdage mikrobiel aktivitet, og sekvens DNA fra de aktive mikrober.

"Vellykket påvisning af nukleinsyrer i Mars-permafrostprøver ville give utvetydige beviser for liv i en anden verden, " siger professor Whyte.

"Tilstedeværelsen af ​​DNA alene fortæller dig ikke meget om en organismes tilstand, dog - den kan være i dvale eller død, for eksempel, " tilføjer Dr. Goordial. "Ved at bruge DNA-sequenceren med den anden metodik i vores platform, vi var i stand til først at finde et aktivt liv, og derefter identificere det og analysere dets genomiske potentiale, det er, den slags funktionelle gener, den har."

Mens holdet viste, at en sådan platform teoretisk kunne bruges til at opdage liv på andre planeter, den er ikke klar til en rummission endnu. "Mennesker var forpligtet til at udføre meget af eksperimenterne i denne undersøgelse, mens livsdetektionsmissioner på andre planeter skal være robotiske, " siger Dr. Goordial. "DNA-sequenceren har også brug for højere nøjagtighed og holdbarhed for at modstå de lange tidsskalaer, der kræves for planetariske missioner."

Alligevel, Dr. Goordial og hendes team håber, at denne undersøgelse vil fungere som udgangspunkt for fremtidig udvikling af livsdetektionsværktøjer.

I mellemtiden, platformen har potentielle applikationer her på jorden. "De typer analyser, der udføres af vores platform, udføres typisk i laboratoriet, efter at have sendt prøver tilbage fra marken. Vi viser, at mikrobielle økologistudier nu kan udføres i realtid, direkte på stedet - inklusive i ekstreme miljøer som Arktis og Antarktis, " siger Dr Goordial.

Dette kan være nyttigt i fjerntliggende områder, der er svære at prøve, i tilfælde, hvor det kan ændre deres sammensætning at bringe prøver tilbage til laboratoriet, og for at få information i realtid - såsom at opdage og identificere patogener under epidemier i fjerntliggende områder, eller når forholdene ændrer sig hurtigt.

Og en dag kan det faktisk give afgørende beviser for liv hinsides Jorden. "Flere planetariske legemer menes at have beboelige forhold, det er en spændende tid for astrobiologi, " siger Dr Goordial.