이미지 크레디트 : UC Berkeley
버클리 캘리포니아 대학 (University of Berkeley)의 화학자에 따르면, 인간 게놈의 염기 서열 분석을 가속화 한 동일한 최첨단 기술은 10 년 말까지 생명체가 화성에 존재했는지 여부를 단 한 번 말해 줄 수 있다고한다.
UC 버클리 화학 교수이자 최초의 모세관 전기 영동 어레이 및 오늘날의 DNA 시퀀서에 사용되는 새로운 에너지 전달 형광 염료 라벨의 개발자 인 버클리 (Richard Mathies)는 생명의 증거를 위해 화성 먼지를 조사하기 위해이 기술을 사용하는 기기를 연구하고 있습니다. 단백질의 빌딩 블록 인 아미노산 기반.
칠레의 아타 카마 사막에있는 록 가든의 연구원 앨리슨 스 켈리 (Alison Skelley)는 연구원들이 생명의 징후를 찾기 위해 악기를 화성에 보내기 위해 아미노산 토양을 채집했습니다. Yunguy시의 폐허가 백그라운드에 있습니다. (사진 제공 : Richard Mathies lab / UC Berkeley)
NASA의 총 보조금이 약 240 만 달러에 달하는 캘리포니아 기술 연구소의 JPL (Jet Propulsion Laboratory)과 UC San Diego의 Scripps Institution of Oceanography의 팀원들은 NASA의 비행선에 비행 할 Mars Organic Analyzer를 구축하려고합니다. 로봇 Mars Science Laboratory 미션 및 / 또는 유럽 우주국 ExoMars 미션 (2009 년 출시 예정). ExoMars 제안은 네덜란드 레이덴 대학 (University of Leiden)의 천문학 부교수 인 Pascale Ehrenfreund와 공동으로 진행 중입니다.
MOA라고하는 Mars Organic Analyzer는 아미노산의 화학적 특징을 찾을뿐만 아니라 생명 기반 아미노산의 중요한 특성을 테스트합니다. 모두 왼손잡이입니다. 아미노산은 우주의 물리적 과정으로 만들어 질 수 있습니다. 운석에서 흔히 발견되지만 거의 왼손잡이입니다. 만약 화성의 아미노산이 왼손잡이보다 오른 손잡이 아미노산을 선호하거나 그 반대의 경우도 지구상의 어떤 생명체에서만 나올 수 있다고 Mathies는 말했다.
캘리포니아 양적 생물 의학 연구소 (QB3)의 UC 버클리 회원 인 Mathies는“우리는 동종 요법 성 – 한 유형의 다른 유형에 비해 유병률을 측정하는 것이 절대적인 삶의 증거가 될 것이라고 생각합니다. “그래서 우리는 이런 유형의 실험에 집중했습니다. 화성에 가서 아미노산을 찾지 만 키랄성을 측정하지 않으면 어리석게 느껴질 것입니다. 우리 악기는 그렇게 할 수 있습니다.”
MOA는 7 월 중순에 예정된 2009 년 미션에 대한 최종 제안과 함께, 화성에 유기 분자의 존재를 찾기 위해 NASA 기금으로 개발중인 다양한 도구 중 하나입니다. 아미노산 처리를위한 유일한 제안서를 제출할 계획 인 스크립스의 제프리 바다 (Jeffrey Bada)와 JPL의 프랭크 그런 타너 (Frank Grunthaner)는 분석기를 테스트에 적용하여 작동한다는 것을 보여 주었다. 그들의 제안에 대한 자세한 내용은 웹 사이트 http://astrobiology.berkeley.edu에 있습니다.
2 월에 Grunthaner와 UC Berkeley 대학원생 인 Alison Skelley는 칠레의 아타 카마 사막을 여행하여 화성 유기 검출기 또는 MOD라고 불리는 아미노산 검출기가 지구상에서 가장 건조한 지역에서 아미노산을 찾을 수 있는지 확인했습니다. MOD는 쉽게 성공했습니다. 그러나, 실험의 후반부 – 아미노산 핸드를 테스트하는“lab-on-a-chip”은 아직 MOD와 결혼하지 않았기 때문에 연구원들은 샘플을 UC 버클리로 가져 와서 테스트. Skelley는 이제 이러한 실험을 성공적으로 마치고 랩 온칩 시스템과 MOD의 호환성을 보여주었습니다.
Mathies는“아타 카마 사막의 Yungay 지역에서 생명을 감지 할 수 없다면 화성에 갈 사업이 없다”고 말했다.
12 년 전에 Amersham Biosciences가 빠른 DNA 시퀀서로 판매 한 최초의 모세관 어레이 전기 영동 분리기를 개발 한 Mathies는 게놈 프로젝트에 사용 된 기술에 대한 그의 그룹의 개선이 화성 탐사 프로젝트에 완벽하게 공급 될 것이라고 확신합니다.
"우리가 개발 한 종류의 미세 유체 기술과 상대적으로 매우 간단한 실험을 수행하는 현장 분석기의 배열을 만들 수있는 능력으로 인해 화성에있는 사람들이 귀중한 분석을 수행 할 필요가 없습니다." “지금까지이 시스템은 지문으로 생명을 감지하고 현장에서 완전한 분석을 수행 할 수 있음을 보여주었습니다. 우리는 미래의 가능성에 정말로 흥분합니다.”
해양 화학자 인 Bada는이 팀의 외 생물학 자로, 거의 12 년 전에 우주에서 흔히 볼 수있는 유기 화합물 인 아미노산, 아민 (아미노산의 분해 산물) 및 다 환식 방향족 탄화수소를 테스트하는 새로운 방법을 개발했습니다. MOD라는 실험은 1999 년 화성 극지 착륙선이 추락했을 때 폐기 된 2003 년 화성 임무로 선정되었습니다.
그 후 Bada는 Mathies와 협력하여 개선 된 MOD와 검출 된 아미노산의 키랄성을 식별하고 테스트하기위한 새로운 기술을 결합한보다 야심 찬 도구를 개발했습니다.
궁극적 인 목표는 화성의 삶의 증거를 찾는 것입니다. 1970 년대 바이킹 착륙선은 화성에서 유기 분자를 성공적으로 테스트하지 못했지만, 감도가 너무 낮아 토양 1g 당 백만 개의 박테리아가 있어도 생명을 감지하지 못할 것이라고 Bada는 말했다. NASA 로버의 정신과 기회가 표면에 한때 존재하는 물이 존재한다는 것을 거의 확실하게 보여 주었으므로, 목표는 유기 분자를 찾는 것입니다.
Bada의 MOD는 화성 토양 샘플을 가열하고 표면의 저압에서 존재할 수있는 유기 분자를 기화 시키도록 설계되었습니다. 그런 다음 증기는 차가운 손가락으로 응축되어 화씨의 밤 주변 온도 인 화씨 0도에서 약 100도까지 냉각 된 트랩입니다. 콜드 핑거는 아미노산에만 결합하는 플루 오레 세민 염료 트레이서로 코팅되어 있으므로, 형광 신호는 아미노산 또는 아민이 존재 함을 나타냅니다.
Bada는“현재 토양 그램에서 1 조 그램의 아미노산을 감지 할 수있다”고 말했다.
추가 된 모세관 전기 영동 시스템은 응축 된 유체를 차가운 손가락에서 빼내고 내장 된 펌프 및 밸브를 통해 실험실에서 유체를 아미노산으로 식별하여 아미노산을 식별하고 손 또는 키랄성 (chirality)을 확인하는 데 도움을줍니다. .
스 켈리는“MOD는 샘플이 아미노산을 포함한 모든 형광 종의 존재 여부를 검사하는 첫 단계 심문이다. “그런 다음 모세관 전기 영동 기기는 2 단계 분석을 수행합니다. 여기서 2 단계 분석을 통해 실제로 다른 종을 해결하고 이들이 무엇인지 알 수 있습니다. 두 기기는 서로 보완하고 구축하도록 설계되었습니다.”
“Rich는이 실험을 다음 차원으로 가져 왔습니다. 실제로 작동하는 시스템이 있습니다”라고 Bada는 말했습니다. “키랄성 테스트에 대해 생각하기 시작하고 처음으로 리치와 이야기했을 때, 우리는 개념적인 아이디어를 가지고 있었지만 실제로 작동하는 것은 없었습니다. 그는 우리가 정직한 휴대용 기기를 가지고있는 지점으로 가져갔습니다.”
단백질의 빌딩 블록 인 아미노산은 왼손 용 L (levo)과 오른손 용 D (dextro)로 지정된 두 개의 거울상 형태로 존재할 수 있습니다. 지구상의 모든 단백질은 L 타입의 아미노산으로 구성되어 있으며, 이들의 사슬이 컴팩트 한 단백질로 멋지게 접힐 수 있습니다.
Mathies가 설명했듯이 키랄성 테스트는 왼쪽 아미노산이 왼쪽 화학 "미트"에 더 잘 맞고 오른쪽 아미노산이 오른쪽 미트에 잘 맞다는 사실을 이용합니다. 왼손잡이와 오른 손잡이 아미노산이 왼손잡이가있는 얇은 모세관을 따라 내려 가면, 왼손잡이가 길을 따라 주먹으로 미끄러 져 들어가기 때문에 왼손잡이가 더 느리게 움직입니다. 그는 왼손잡이 정치인이 군중을 일하는 것과 같다고 말했다. 그녀는 악수하는 유일한 사람이기 때문에 군중에서 왼손잡이 인 사람들을 더 천천히 움직일 것입니다. 이 경우, 왼손 미트는 사이클로 덱스트린이라는 화학 물질입니다.
인간이 사용하는 20 가지의 다른 종류의 다른 아미노산들도 다른 속도로 튜브를 따라 이동하여 존재하는 것들을 부분적으로 식별 할 수 있습니다.
Mathies는“MOD에 의해 아미노산이 검출 된 후, 표지 된 아미노산 용액이 미세 유체로 펌핑되고 조악하게 분리된다. “아미노산의 이동성은 전하와 크기, 그리고 시클로 덱스트린이 존재할 때 라 세미 혼합물이 있는지, 즉 같은 양의 왼손잡이와 오른 손잡이 아미노산이 있는지 알려줍니다. 만약 그렇다면, 아미노산은 비 생물학적 일 수 있습니다. 그러나 키랄 과잉을 본다면 아미노산이 생물학적으로 이루어져야한다는 것을 알고 있습니다.”
Skelley가 설계하고 제작 한 최첨단 칩은 포토 리소그래피 기술로 에칭 된 채널과 직경 4 인치의 4 층 디스크에 샌드위치 된 미세 유체 펌핑 시스템으로 구성되며,이 층은 천공 된 채널로 연결됩니다. 초소형 미세 가공 밸브 및 펌프는 압력 또는 진공 소스를 사용하여 그 사이에 플렉서블 폴리머 (PDMS 또는 폴리 디메틸 실록산) 막이 있고, 위 아래로 움직이는 두 개의 유리 층으로 만들어집니다. 모세관 전기 영동기구를 설계 한 UC 버클리 물리 화학자 제임스 셰러 (James Scherer)도 칩의 패턴을 빠르게 읽는 민감한 형광 검출기를 개발했다.
팀의 현재 NASA 보조금 중 하나는 차세대 Microfabricated Organic Laboratory 또는 MOL을 개발하여 화성, 목성의 달 유로파 또는 아마도 혜성으로 날아가고 더 완벽한 유기물 세트를 찾기 위해 더 정교한 화학 시험을 수행하는 것입니다 핵산을 포함한 분자, DNA의 구조 단위. 그러나 현재 목표는 2009 년까지 Mars 2003 로버에 탑승 한 현재의 실험을 넘어 아미노산을 찾기 위해 준비된 도구입니다.
바다는“지금까지 우리는 화성에서 유기 물질을 발견하지 못했다는 것을 기억해야한다”고 말했다. “생명의 사냥에는 물과 유기 화합물의 두 가지 요구 사항이 있습니다. 물이 있음을 시사하는 화성 탐사선의 최근 발견으로, 나머지 미지 물질은 유기 화합물입니다. 그래서 우리는 이것에 집중하고 있습니다.
"Mars Organic Analyzer는 매우 강력한 실험이며, 우리의 큰 희망은 아미노산뿐만 아니라 어떤 종류의 생물체에서 나올 수있는 것처럼 보이는 아미노산을 찾는 것입니다."
원본 출처 : 버클리 뉴스 릴리스
