Признаки Жизни Детектор
| Производитель | Испанский астробиологический центр ( CSIC - INTA ) |
|---|---|
| Тип инструмента | Иммуноанализ |
| Функция | обнаружение жизни |
| Веб-сайт | аудитор |
| Характеристики | |
| Масса | <7 кг (15 фунтов) [ 1 ] |
Детектор признаков жизни ( SOLID ) — это разрабатываемый аналитический инструмент для обнаружения внеземной жизни в форме органических биосигнатур, полученных с помощью колонкового бурения во время исследования планет.
Инструмент основан на флуоресцентном иммуноанализе и разрабатывается Испанским астробиологическим центром (CAB) в сотрудничестве с Институтом астробиологии НАСА . SOLID в настоящее время проходит испытания для использования в астробиологических космических миссиях по поиску общих биомолекул , которые могут указывать на присутствие внеземной жизни в прошлом или настоящем. Система была проверена в полевых испытаниях, и инженеры ищут способы усовершенствовать метод и еще больше миниатюризировать прибор.
Научное образование
[ редактировать ]Современные астробиологические исследования уделяют особое внимание поиску воды на Марсе , химических биосигнатур в вечной мерзлоте , почве и камнях на поверхности планеты и даже биомаркерных газов в атмосфере, которые могут выдать присутствие прошлой или настоящей жизни. [ 2 ] [ 3 ] Обнаружение сохранившихся органических молекул однозначного биологического происхождения имеет фундаментальное значение для подтверждения настоящей или прошлой жизни. [ 4 ] но биологические эксперименты посадочного модуля «Викинг» 1976 года не смогли обнаружить органику на Марсе, и есть подозрение, что это произошло из-за комбинированного воздействия тепла, приложенного во время анализа, и неожиданного присутствия окислителей, таких как перхлораты, в марсианской почве. [ 5 ] [ 6 ] Недавнее открытие приповерхностного подземного льда на Марсе подтверждает аргументы в пользу долгосрочного сохранения биомолекул на Марсе. [ 7 ]
SOLID продемонстрировал, что на антитела не влияют кислотность, тепло и окислители, такие как перхлораты, и стал жизнеспособным выбором для астробиологической миссии, непосредственно занимающейся поиском биосигнатур. [ 1 ]
ExoMars будет нести аналогичный прибор под названием Life Marker Chip. « Розалинда Франклин» , что марсоход Какое-то время планировалось [ 8 ] [ 9 ]
Инструмент
[ редактировать ]
SOLID предназначен для автоматического обнаружения и идентификации веществ в жидких и измельченных пробах in situ в условиях космического пространства. [ 1 ] [ 10 ] Система использует сотни тщательно отобранных антител для обнаружения липидов, белков , полисахаридов и нуклеиновых кислот . Это сложные биологические полимеры, которые могут быть синтезированы только формами жизни, и поэтому они являются сильными индикаторами — биосигнатурами — прошлой или настоящей жизни.
SOLID состоит из двух отдельных функциональных блоков: блока подготовки проб (SPU) для экстракции ультразвуком и блока анализа проб (SAU) для флуоресцентных иммуноанализов . [ 10 ] Микрочипы антител разделены на сотни небольших отсеков внутри биочипа размером всего несколько квадратных сантиметров. [ 1 ]
Прибор SOLID способен выполнять как «сэндвич», так и конкурентные иммуноанализы с использованием сотен хорошо охарактеризованных и высокоспецифичных антител. [ 4 ] Метод, называемый «сэндвич-иммуноанализ», представляет собой неконкурентный иммуноанализ, в котором аналит (интересующее соединение в неизвестном образце) захватывается иммобилизованным антителом, затем меченое антитело связывается с аналитом, чтобы выявить его присутствие. [ 1 ] Другими словами, «сэндвич» количественно определяет антигены (т.е. биомолекулы ) между двумя слоями антител (т.е. антителами захвата и обнаружения). В методе конкурентного анализа немеченый аналит вытесняет связанный меченый аналит, который затем обнаруживается или измеряется.
Оптическая система настроена так, что лазерный луч возбуждает флуорохромную метку, а ПЗС- детектор фиксирует изображение микрочипа, которое можно измерить. [ 11 ]
Прибор способен обнаруживать широкий диапазон соединений молекулярного размера: от размера аминокислот , пептидов , белков до целых клеток и спор , с чувствительностью 1–2 частей на миллиард (нг/мл) для биомолекул и от 104 до 103 спор на единицу. миллилитр. [ 1 ] [ 10 ] Некоторые отсеки микроматрицы зарезервированы для образцов известной природы и концентраций, которые используются в качестве контроля для сравнения и сравнения. Концепция прибора SOLID позволяет избежать высокотемпературной обработки других методов, которые могут разрушить органическое вещество в присутствии марсианских окислителей, таких как перхлораты . [ 1 ]
Тестирование
[ редактировать ]Полевой прототип SOLID был впервые испытан в 2005 году в моделируемой экспедиции по бурению Марса под названием MARTE (Mars Analog Rio Tinto Experiment). [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] где исследователи протестировали бур глубиной 10 м (33 фута), системы обработки проб и иммуноанализы, необходимые для поиска жизни в недрах Марса. MARTE финансировался программой НАСА по астробиологической науке и технологиям исследования планет (ASTEP). [ 7 ] Используя керны образцов, SOLID успешно обнаружил несколько биологических полимеров в экстремальных условиях в разных частях мира, включая глубокую южноафриканскую шахту, Сухие долины Мак-Мердо в Антарктиде , Йеллоустон , Исландия , пустыню Атакама в Чили и в кислой воде Рио-Тинто. . [ 10 ] [ 13 ]
Экстракты, полученные из аналогов Марса на Земле, добавляли к перхлоратам различных концентраций при -20 °C в течение 45 дней, а затем образцы анализировали с помощью SOLID. [ 1 ] Результаты не показали влияния кислотности или присутствия 50 мМ перхлората , что в 20 раз выше, чем на месте приземления в Фениксе . [ 1 ] SOLID продемонстрировал, что выбранные антитела не подвержены влиянию кислотности, тепла и окислителей, таких как перхлораты, и стал жизнеспособным выбором для астробиологической миссии, непосредственно занимающейся поиском биосигнатур. [ 1 ]
В 2018 году в пустыне Атакама было проведено еще одно полевое испытание с использованием вездехода под названием ARADS (Atacama Rover Astrobiology Drilling Studies), на котором было установлено колонковое сверло, инструмент SOLID и еще одна система обнаружения жизни под названием Microfluidic Life Analyser (MILA). [ 14 ] MILA обрабатывает мизерные объемы проб жидкости для выделения аминокислот , которые являются строительными блоками белков . Марсоход протестировал различные стратегии поиска потенциальных свидетельств жизни в почве и установил, что перемещение, бурение и обнаружение жизни могут осуществляться согласованно. [ 14 ]
Статус
[ редактировать ]Эти испытания подтвердили пригодность системы для исследования планет. [ 13 ] Некоторые улучшения, которые следует реализовать в будущем, включают миниатюризацию инструментов, протоколы экстракции и стабильность антител в условиях космического пространства. [ 4 ] [ 11 ] SOLID будет одной из полезных нагрузок предлагаемого ледокола «Жизнь» на Марс. [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] или посадочный модуль на Европу . [ 18 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж Парро, Виктор; из Диего-Кастилья, Грасиела; Родригес-Манфреди, Хосе А.; Ривас, Луис А.; Бланко-Лопес, Иоланда; Себастьян, Эдуардо; Ромераль, Хулио; Компостисо, Карлос; Эрреро, Педро Л.; Гарсиа-Марин, Адольфо; Морено-Пас, Мерседес; Гарсиа-Вильядангос, Мириам; Круз-Гил, Патрисия; Прическа Вероники; Мартин-Солер, Хавьер; Перес-Меркадер, Хуан; Гомес-Эльвира, Хавьер (2011). «SOLID3: Прибор с оптическим датчиком на основе мультиплексного микрочипа антител для обнаружения жизни на месте при исследовании планет». Астробиология . 11 (1): 15–28. Бибкод : 2011AsBio..11...15P . дои : 10.1089/ast.2010.0501 . ПМИД 21294639 .
- ^ Мама, Майкл Дж. (8 января 2012 г.). Поиски жизни на Марсе . Гордонская исследовательская конференция по происхождению жизни. Галвестон, Техас. Архивировано из оригинала 4 июня 2016 года.
- ^ Чанг, Кеннет (12 сентября 2016 г.). «Видения жизни на Марсе в глубинах Земли» . Нью-Йорк Таймс . Архивировано из оригинала 12 сентября 2016 года . Проверено 12 сентября 2016 г.
- ^ Jump up to: а б с Стратегии обнаружения жизни в астробиологии на основе белковых микрочипов . Виктор Парро, Луис А. Ривас и Хавьер Гомес-Эльвира. Space Science Reviews , март 2008 г., том 135, выпуск 1–4, стр. 293–311.
- ^ «Нашли ли марсоходы викингов строительные блоки жизни? Недостающая часть вдохновляет на новый взгляд на головоломку» . ScienceDaily . 05.09.2010 . Проверено 23 сентября 2010 г.
- ^ Наварро-Гонсалес, Рафаэль; и др. (2011). «Комментарий к статье «Повторный анализ результатов «Викинга» предполагает наличие перхлората и органики в средних широтах Марса». Журнал геофизических исследований . Том 116, № E12. Бибкод : 2011JGRE..11612001B . doi : 10.1029/2011JE003869 .
- ^ Jump up to: а б Полевая симуляция миссии по бурению на Марсе для поиска подземной жизни. Ч.Р. Стокер, Л.Г. Лемке, Х. Кэннон, Б. Гласс, С. Дунаган, Дж. Завалета, Д. Миллер, Дж. Гомес-Эльвира. Лунная и планетарная наука XXXVI (2005).
- ^ Мартинс, Зита (2011). «Биомаркеры in situ и чип-маркер жизни» . Астрономия и геофизика . 52 (1): 1,34–1,35. Бибкод : 2011A&G....52a..34M . дои : 10.1111/j.1468-4004.2011.52134.x .
- ^ Симс, Марк Р.; Каллен, Дэвид С.; Рикс, Кэтрин С.; Бакли, Алан; Дервени, Марилиза; и др. (ноябрь 2012 г.). «Состояние разработки чипа-маркера жизни для ExoMars». Планетарная и космическая наука . 72 (1): 129–137. Бибкод : 2012P&SS...72..129S . дои : 10.1016/j.pss.2012.04.007 .
- ^ Jump up to: а б с д и Концепция прибора SOLID (Signs Of LIfe Detector): биосенсор на основе микрочипов антител для обнаружения жизни в астробиологии. (PDF) В. Парро, Л. А. Ривас, Х. А. Родригес-Манфреди, И. Бланко, Г. де Диего-Кастилья, П. Крус-Хиль, М. Морено-Пас, М. Гарсиа-Вильядангос, К. Компостисо, П. Л. Эрреро и команда SOLID. Рефераты геофизических исследований , Vol. 11, EGU2009-8614-1, 2009 г. Генеральная ассамблея ЕГУ 2009 г.
- ^ Jump up to: а б с Парро, Виктор; Фернандес-Кальво, Патрисия; Родригес Манфреди, Хосе А.; Морено-Пас, Мерседес; Ривас, Луис А.; Гарсиа-Вильядангос, Мириам; Бонаккорси, Розальба; Эдуардо Гонсалес-Пастор, Хосе; Прието-Баллестерос, Ольга; Шуергер, Эндрю К.; Дэвидсон, Марк; Гомес-Эльвира, Хавьер; Стокер, Кэрол Р. (2008). «SOLID2: Прибор для обнаружения жизни на основе массива антител в эксперименте по моделированию бурения на Марсе (MARTE)». Астробиология . 8 (5): 987–999. Бибкод : 2008AsBio...8..987P . дои : 10.1089/ast.2007.0126 . ПМИД 19105755 .
- ^ МАРС: Развитие технологий и уроки, извлеченные из моделирования миссии по бурению на Марсе. (PDF) Ховард Н. Кэннон, Кэрол Р. Стокер, Стивен Э. Дунаган, Кил Дэвис, Хавьер Гомес-Эльвира, Брайан Дж. Гласс, Лоуренс Дж. Лемке, Дэвид Миллер, Розальба Бонаккорси, Марк Брэнсон, Скотт Криста, Хосе Антонио Родригес-Манфреди, Эрик Мумм, Гейл Полсен, Мэтт Роман, Алоис Винтерхоллер, Джонни Р. Завалета. (2005)
- ^ Jump up to: а б Парро, В; де Диего-Кастилья, Г; Морено-Пас, М; Уайт, Ю; Круз-Гил, П; Родригес-Манфреди, JA; Фернандес-Ремолар, защитник; Гомес, Ф; Гомес, МЮ; Ривас, Луизиана; Демергассо, К; Эчеверрия, А; Уртувия, ВН; Руис-Бермехо, М; Гарсиа-Вильядангос, М; Постиго, М; Санчес-Роман, М; Чонг-Диас, Г; Гомес-Эльвира, Дж (2011). «Микробный оазис в гиперсоленых недрах Атакамы, обнаруженный с помощью чипа-детектора жизни: значение для поиска жизни на Марсе» . Астробиология . 11 (10): 969–96. Бибкод : 2011AsBio..11..969P . дои : 10.1089/ast.2011.0654 . ПМЦ 3242637 . ПМИД 22149750 .
- ^ Jump up to: а б Астробиологические исследования бурения на марсоходе Атакама (ARADS) . НАСА, 26 февраля 2018 г.
- ^ Дэйв, Арвен; Сара Дж. Томпсон, Кристофер П. Маккей, Кэрол Р. Стокер, Крис Закни, Гейл Полсен, Болек Меллерович, Брайан Дж. Гласс, Дэвид Уилсон, Розальба Бонаккорси и Джон Раск. (апрель 2013 г.). «Система обработки проб для миссии Mars Icebreaker Life: от грязи к данным». Астробиология . 13 (4): 354–369. Бибкод : 2013AsBio..13..354D . дои : 10.1089/ast.2012.0911 . ПМИД 23577818 . S2CID 41629118 .
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Миссия ледокола по поиску жизни на Марсе. К. Стокер, К. Маккей, В. Бринкерхофф, А. Давила В. Парро, Р. Куинн. Научная конференция по астробиологии 2015.
- ^ Аналоговые испытания Марса по обнаружению жизни в Rio Tinto. Б. Гласс, В. Парро, Д. Бергман, К. Стокер1, А. Ван, Т. Стаки, М. Гарсиа-Вильядангос, Дж. М. Манчадо и С. Зейтц. 49-я конференция по наукам о Луне и планетах, 2018 г. (Вклад LPI № 2083).
- ^ Инструмент SOLID (Детектор признаков жизни): прибор на основе биоаффинных микрочипов для обнаружения жизни на Европе. В. Парро. Рефераты EPSC. Том. 4, Европейский планетарный научный конгресс. Сентябрь 2009 года.
