Godine 1960. u opservatoriju Green Bank u Zapadnoj Virginiji postavljeno je prvo istraživanje posvećeno potrazi za izvanzemaljskom inteligencijom (SETI). To je bio projekt Ozma, koji je bio zamisao slavnog astronoma i pionira SETI-ja Franka Drakea (za kojeg je Drakeova jednadžba je imenovan). Od tada su se zajednički napori da se pronađu dokazi o životu izvan Zemlje udružili kako bi stvorili novo polje proučavanja poznato kao astrobiologija .
Potraga za izvanzemaljskim životom bila je predmet ponovnog interesa zahvaljujući tisućama egzoplaneta koji su otkriveni posljednjih godina. Nažalost, naši napori su još uvijek jako ograničeni našim ograničenim referentnim okvirom. Međutim, novi alat koji je razvio tim istraživača iz Sveučilište u Glasgowu i Državno sveučilište u Arizoni (ASU) mogao ukazati na put prema životu u svim njegovim oblicima!
Studija koja opisuje njihove nalaze, koja je nedavno objavljena u časopisu Komunikacije u prirodi ,vodio je prof. Leroy Cronin i njegov tim iz Kemijska škola na Sveučilištu u Glasgowu, UK. Pridružili su im se članovi Beyond Center for Concepts in Fundamental Science na državnom sveučilištu Arizona (ASU) i Astrobiološki analitički laboratorij u NASA-inom centru za svemirske letove Goddard.
Kemijski prostor, vizualiziran. Zasluge: Naomi Johnson, Lee Cronin/ASU
Središnji dio ovog novog alata je koncept poznat kao teorija montaže, koji su razvili prof. Leroy Cronin – Regius profesor kemije – i njegovi kolege na Glasgow's School of Chemistry, uz pomoć znanstvenika s ASU-a. Ova teorija opisuje kako se živi sustavi mogu razlikovati od neživih identificiranjem složenih molekula koje se proizvode u izobilju (i ne mogu se formirati nasumično).
Primijenjena na molekule, teorija sklapanja identificira molekule kao biosignature na temelju onoga što život čini, a ne onoga što jest. Kako je Cronin objasnio u ASU priopćenje za javnost :
“Naš je sustav prva hipoteza koja se može krivotvoriti za otkrivanje života i temelji se na ideji da samo živi sustavi mogu proizvesti složene molekule koje se ne mogu nasumično formirati u bilo kakvom izobilju, a to nam omogućuje da zaobiđemo problem definiranja života.”
Sljedeći korak bio je iznaći način za kvantificiranje ove složenosti, što je tim učinio razvijajući algoritam koji bi dodijelio ocjenu danoj molekuli. To je ono što je poznato kao 'molekularni sklop' (MA) broj, koji se temelji na broju veza potrebnih za stvaranje molekule. Naravno, velike biogene molekule bi imale veći MA od manjih, ili molekula koje nisu biogene (velike ili male).
Kako bi testirao svoju metodu, tim je koristio svoj algoritam za dodjelu MA brojeva bazi podataka koja sadrži oko 2,5 milijuna molekula. Zatim su upotrijebili uzorak od oko 100 malih molekula i malih proteinskih fragmenata (peptida) kako bi potvrdili očekivanu korelaciju između MA broja i broja peptida koje bi molekula generirala nakon izlaganja masenom spektrometru – koji razbija uzorke na dijelove i analizira broj jedinstvenih dijelova.
Ovaj umjetnikov dojam prikazuje pogled s planeta u sustavu TOI-178 koji se nalazi u orbiti najdalje od zvijezde. Zasluga: ESO/L. Calçada/spaceengine.org
U suradnji s NASA-om, tim je također ispitao uzorke iz cijelog svijeta i neke izvanzemaljske uzorke. To je uključivalo fragment Murchisonovog meteorita, karbonskog hondritnog meteorita bogatog organskim molekulama koji je sletio u Australiju 1969. (iako sam uzorak nije bio biološkog porijekla). Također su ispitali uzorke jezerskog sedimenta koji sadrži fosile iz razdoblja holocena (prije 30 000 godina) i srednjeg miocena (prije 14 milijuna godina).
Iz ovoga je tim uspio pokazati da je život jedini proces koji može stvoriti molekule s visokim MA brojevima. Nadalje su otkrili da postoji MA prag koji, kada se prijeđe, ukazuje da je život neophodan za proizvodnju dotične molekule. Rekao je koautor Sara Imari Walker Škole za istraživanje Zemlje i svemira na ASU:
“Metoda omogućuje prepoznavanje života bez potrebe za ikakvim prethodnim poznavanjem njegove biokemije. Stoga se može koristiti za potragu za vanzemaljskim životom u budućim NASA-inim misijama, a informira se o potpuno novom eksperimentalnom i teorijskom pristupu kako bi se konačno otkrila priroda onoga što je život u svemiru i kako se može pojaviti iz beživotnih kemikalija.”
'Živi i neživi sustavi odvajaju se po stupnju do kojeg mogu pouzdano, iu uočljivom obilju, sastaviti vrlo složene molekularne strukture', dodao je Doug Moore , poslijedoktorski znanstveni suradnik na Beyond Center na ASU i koautor studije. 'Namjerili smo pokazati da je to slučaj i predložiti biosignaturu koji je biokemijski agnostičan i praktički koristan.'
Umjetnički dojam vretenca na površini Titana. Zasluge: NASA/Johns Hopkins APL
Ovaj algoritam je jedan od prvih alata za mjerenje složenosti koji je eksperimentalno provjerljiv, što algoritam čini posebno korisnim u potrazi za izvanzemaljskim životom. Jednostavno rečeno, mogao bi se testirati i validirati u laboratoriju pomoću instrumenata namijenjenih za ugradnju u buduće misije. Razvijanjem pristupa koji ne može proizvesti lažne pozitivne rezultate, astrobiolozi će imati pravu priliku da dođu do najdubljeg otkrića u povijesti naše vrste.
Osim astrobioloških istraživanja, ovaj alat bi također mogao pomoći u proučavanju kako je život počeo ovdje na Zemlji. Teorijski okvir za ovaj alat jedna je od prvih tehnika koje mogu kvantificirati kako kemijski sustavi obrađuju informacije (temeljni aspekt života). Rekao je koautor Cole Mathis , alumnus ASU-a koji je trenutno postdoktorski istraživač na Sveučilištu u Glasgowu:
“Mislimo da će ovo omogućiti potpuno novi pristup razumijevanju podrijetla živih sustava na Zemlji, drugim svjetovima, i nadamo se identificiranju de novo živih sustava u laboratorijskim eksperimentima. Iz stvarno praktične perspektive, ako možemo razumjeti kako se živi sustavi mogu samoorganizirati i proizvoditi složene molekule, možemo koristiti te uvide za dizajn i proizvodnju novih lijekova i novih materijala.”
Brojne misije namijenjene su vanjskom Sunčevom sustavu u nadolazećim godinama u potrazi za životom unutar “ Oceanski svjetovi .” Korištenjem spektrometara opremljenih algoritmom MA broja, misije namijenjene Europi i Enceladu i Titanu mogle bi ispitati atmosferu, površine, aktivnost oblaka i metanska jezera u potrazi za znakovima molekula koji se javljaju samo u prisutnosti života.
Ilustracija površine egzoplaneta Barnardove zvijezde b. Zasluge za sliku: M. Kornmesser, ESA.
Dodatak:U ranijem nacrtu napisali smo da je algoritam koji su razvili prof. Leroy Cronin (et al.) bio prvo krivotvorivo sredstvo za otkrivanje života izvan Zemlje. Međutim, od tada smo saznali da je 2013. dr. Armando Azua-Bustos * i dr. Cristian Vega-Martínez ** objavio rad koji je na sličan način predložio novu metodu za traženje života na temelju atributa koji moraju biti zajednički svim oblicima života.
U ovom slučaju, dr. Azua-Bustos i Vega-Martinez preporučili su korištenje fraktalne matematičke analize za kvantificiranje stupnja entropijske razlike u planetarnom okolišu, omogućujući tako znanstvenicima da razlikuju oblike života i njihovo slično abiotičko okruženje.
Njihov rad pod naslovom “ Potencijal za otkrivanje 'života kakvog ga ne poznajemo' analizom fraktalne složenosti ”, objavljeno u International Journal of Astrobiology, Vol. 12, (12. lipnja 2013.).
*Odjel za planetologiju i nastanjivost, Centar za astrobiologiju (CSIC-INTA), Madrid, Španjolska
** Nacionalno vijeće za znanstveno i tehničko istraživanje (CONICET), Buenos Aires, Argentina