La verità è là fuori, direbbe Fox Mulder. Per riconoscere segni di vita nello spazio, però, occorre una ricerca ostinata di biofirme, nel Sistema solare e oltre, e sviluppare strumenti di rilevamento sensibili ma compatti si è rivelata una sfida letteralmente fuori dal mondo.
Le cose potrebbero cambiare presto: un gruppo di ricerca dell’Università di Osaka ha messo a punto un metodo elettrico che potrebbe essere impiegato per rilevare la vita extraterrestre. Lo studio è stato pubblicato questa settimana su Nature Communications.
Per distinguere gli esseri viventi dalle sostanze e dai processi chimici non biologici si può ricorrere agli amminoacidi, i mattoni che costituiscono le proteine. Quasi tutti gli amminoacidi esistono in due forme con la stessa formula chimica, ma che sono l’una l’immagine speculare dell’altra, come la mano destra e la sinistra, e non si possono sovrapporre. Questa proprietà si chiama chiralità (dal greco cheir, “mano”), e le due forme, indicate con le lettere L (dal latino laevus, sinistro) e D (dal latino dexter, destro), si chiamano enantiomeri.
Modelli molecolari di due enantiomeri di un generico amminoacido
Negli organismi viventi gli amminoacidi che formano le proteine sono quasi esclusivamente nella forma L, mentre gli zuccheri sono in prevalenza nella forma D. I processi chimici e fisici non biologici, invece, tendono a produrre le due forme in quantità pressoché uguali. Proprio questa differenza permette di separare ciò che è vivo da ciò che non lo è.
Il rapporto L/D è quindi una potenziale biofirma della vita, il che rende gli amminoacidi un bersaglio ideale per la ricerca astrobiologica. I metodi tradizionali distinguono i campioni misurando grandi insiemi di molecole, il che comporta difficoltà pratiche per i ricercatori. Un metodo alternativo basato sul rilevamento elettrico sarebbe più semplice e meno sensibile alle vibrazioni, e non richiederebbe reagenti chimici.
Per realizzarlo, il gruppo giapponese ha sfruttato i recenti progressi delle nanotecnologie, che consentono di misurare singole molecole di interesse biologico. Quando una molecola attraversa la fessura nanometrica tra due nanofili d’oro, al suo interno scorre una debole corrente per effetto tunnel, un fenomeno quantistico che consente agli elettroni di superare barriere che, per la fisica classica, sarebbero invalicabili. L’andamento di questa corrente dipende dalla struttura della molecola. Poiché le due forme degli amminoacidi lasciano tracce leggermente diverse, è stato possibile contare, una per una, le molecole di ciascun tipo.
«Combinando la nostra tecnica a effetto tunnel su nanogap con l’intelligenza artificiale, siamo riusciti a distinguere le forme L e D degli amminoacidi con un’accuratezza superiore all’80 per cento», spiega il primo autore, Takahito Oshiro. «È la prima volta che la chiralità degli amminoacidi viene discriminata a livello di singola molecola, e si tratta di un progresso fondamentale nel campo del rilevamento chimico».
Una zona iperarida del deserto di Atacama nel sito North of Antofagasta (NOA), un ambiente analogo a Marte in cui sono stati raccolti i campioni analizzati in questo studio. Crediti: Christopher E. Carr
Poiché i campioni astrobiologici contengono di solito molti tipi di molecole, il gruppo ha verificato se la tecnica potesse identificare gli amminoacidi anche in miscele complesse.
«Abbiamo analizzato campioni naturali del meteorite di Murchison, in Australia, e campioni di suolo del deserto di Atacama, in Cile», dice Masateru Taniguchi, coordinatore dello studio. «Il nostro metodo si è dimostrato paragonabile a quelli tradizionali: entrambi hanno colto le caratteristiche principali della composizione in amminoacidi».
I ricercatori sperano che questi sviluppi portino alla realizzazione di strumenti compatti, basati su misure elettriche, capaci di rilevare la vita extraterrestre.
Per saperne di più:
- Leggi su Nature Communications l’articolo “Chiral discrimination of amino acids in meteorite and desert soil extracts via single-molecule nanogap conductanc” di Takahito Ohshiro, Yuki Komoto, Takayuki Takaai, Takeshi Yoshida, Takashi Washio, José L. Ramírez-Colón, Hannah L. Mclain, Daniel Duzdevich, Maria T. Zuber, Christopher E. Carr & Masateru Taniguch