LifeTracer je novi metod koji koristi fragmente molekula i mašinsko učenje da razlikuje abiotičke meteoritne uzorke od degradiranih bioloških materijala sa Zemlje. Analiza uzoraka sa Bennua pokazala je da asteroidi mogu nositi mnoge gradivne blokove života, ali bez jasnog biološkog potpisa. Umesto traganja za pojedinačnim molekulama, LifeTracer prepoznaje obrasce u raspodeli hemijskih otisaka, što olakšava tumačenje kompleksnih mešavina iz budućih svemirskih misija.
Mogu li naučnici otkriti život koji ne liči na zemaljski? LifeTracer — novi pristup mašinskog učenja
Many carbon-rich meteorites contain ingredients commonly found in life, but no evidence of life itself.James St. John,CC BY
Kada su naučnici iz NASA otvorili kanister sa uzorcima koje je misija OSIRIS-REx vratila krajem 2023. godine, zatekli su iznenađujuće bogatstvo organskih molekula iz asteroida Bennu. Nalazi potvrđuju da svemirski materijal može nositi mnoge gradivne blokove života—ali ne i jasan hemijski potpis života kakvog poznajemo na Zemlji.
Šta su otkrili na Bennuu?
Prašina i stene sa Bennua sadržale su svih pet nukleobaza koje ulaze u sastav DNA i RNA, 14 od 20 aminokiselina koje grade proteine i niz drugih organskih molekula, pretežno sastavljenih od ugljenika i vodonika. Neočekivano, aminokiseline su bile gotovo ravnomerno raspoređene između levo- i desnorukih (hiralnih) oblika.
Na Zemlji živa bića pokazuju snažnu preferenciju za levoruke aminokiseline. Da su uzorci Bennua pokazali takvu asimetriju, to bi nagovestilo da je molekularna pristrasnost života preneta iz svemira. Međutim, gotovo jednaka raspodela ukazuje da je ta pristrasnost verovatno nastala naknadno kroz procese na Zemlji.
A ‘chiral’ molecule is one that is not superposable with another that is its mirror image, even if you rotate it.NASA
Zašto je to važna poruka?
Ako asteroidi i slična tela mogu da nose složene, „životu slične" mešavine organskih molekula bez stvarne biologije, detekcija života postaje mnogo zahtevniji problem. Tradicionalni biosignali—pojedinačne molekule ili hiralna pristrasnost—mogu biti obmanjujući ako ih posmatramo izolovano.
LifeTracer: analiza obrazaca, ne traženje jedne molekule
Tim sa Georgia Tech, u saradnji sa naučnicima iz NASA-inog Goddard Space Flight Centera, razvio je okvir pod nazivom LifeTracer. Umesto rekonstrukcije svake molekulske strukture, pristup koristi fragmente dobijene masenom spektrometrijom i analizira obrasce u celokupnom skupu hemijskih otisaka.
Autori su sastavili jedinstveni skup podataka: uzorci iz osam ugljenom bogatih meteorita koji čuvaju abiotičku hemiju ranog Sunčevog sistema i 10 uzoraka zemljišta i sedimenta sa Zemlje koji sadrže degradirane biološke ostatke. Svaki uzorak sadržao je desetine hiljada organskih molekula, uključujući mnoge u niskim koncentracijama i strukture koje nije bilo moguće potpuno identifikovati.
The Bennu asteroid sample return capsule used in the OSIRIS-REx mission.Keegan Barber/NASA via AP
U laboratoriji su uzorci ekstrahovani rastvaračem, razdvojeni kroz hromatografske kolone i analizirani masenom spektrometrijom: molekuli su bombardovani elektronima i raspadnuti u fragmente. Umesto da pokušava da rekonstruiše sve molekule iz fragmenata, LifeTracer karakteriše fragmente po masi i još dve hemijske osobine, organizuje ih u matricu i koristi nadgledano mašinsko učenje da razlikuje abiotičke od biotičkih uzoraka.
Rezultati i zaključci
Čak i sa ukupno samo 18 uzoraka za treniranje, LifeTracer je dosledno razlikovao meteoritne (abiotičke) i zemaljske (biotičke) materijale. Model se oslanjao manje na prisustvo pojedinačnih molekula, a više na raspodelu i međusobne odnose hemijskih otisaka. Meteoriti su pokazali veću zastupljenost hlapivih jedinjenja, tipičnih za hladna svemirska okruženja. Među identifikovanim markerima, sumporno jedinjenje 1,2,4-trithiolane (u nekim izvorima nazvano 1,2,4-tritjolan) izdvojilo se kao jak indikator abiotičkih uzoraka.
Ograničenja i perspektive
LifeTracer nije univerzalni detektor života — on ne garantuje prepoznavanje svih mogućih oblika biologije — ali predstavlja snažan okvir za interpretaciju kompleksnih organskih mešavina. Pristup zasnovan na obrascima umesto na pretpostavljenom "zemaljskom" skupu molekula povećava šanse da se otkriju ili ispravno odbace biološki tragovi u uzorcima iz budućih misija ka Marsu, Fobos i Deimosu, Evropi i Enceladusu.
Ovaj tekst je preradak članka iz The Conversation. Izvorni autor: Amirali Aghazadeh, Georgia Institute of Technology.
Pomozite nam da budemo bolji.
