Dünya dışı yaşam arayışında yeni bir teknoloji geliştirildi. Japonya'daki Osaka Üniversitesi öncülüğündeki uluslararası araştırma ekibi, yaşamın kimyasal izlerini belirlemeye yardımcı olabilecek yapay zekâ destekli elektrikli bir analiz sistemi geliştirdi.
Bilimsel dergi Nature Communications'ta yayımlandığı belirtilen araştırmada, proteinlerin temel yapı taşları olan amino asitlerin moleküler özellikleri incelendi. Araştırmacılar, yalnızca elektrik akımındaki değişimleri ölçerek amino asitlerin birbirinin ayna görüntüsü olan iki farklı formunu yüzde 80'in üzerinde doğrulukla ayırt edebildiklerini bildirdi.
Uzayda yaşamın izleri amino asitlerde aranıyor
Geliştirilen yöntemin merkezinde amino asitlerin L ve D formları bulunuyor. Moleküllerin birbirinin ayna görüntüsü olan bu iki yapısı, “kiralite” veya moleküler sağ-sol ellilik olarak tanımlanıyor.
Dünya'daki canlıların proteinlerinde neredeyse yalnızca L-formundaki amino asitler kullanılıyor. Cansız kimyasal süreçlerde ise iki form çoğu zaman birbirine daha yakın oranlarda oluşabiliyor. Bu nedenle L ve D formlarının dağılımı, yaşamın olası kimyasal izlerini araştırırken önemli göstergelerden biri olarak kabul ediliyor.
Ancak amino asitlerdeki bu dağılımın tek başına yaşamın kesin kanıtı olmadığına dikkat çekiliyor. Cansız süreçler de belirli koşullarda bir formun diğerine göre daha fazla oluşmasına neden olabiliyor. Bu nedenle elde edilen sonuçların diğer kimyasal ve jeolojik bulgularla birlikte değerlendirilmesi gerekiyor.
İki altın nanotel ve yapay zekâ kullanılıyor
Araştırmacıların geliştirdiği mikroçip tabanlı sistem, birbirine çok yakın konumlandırılmış iki altın nanotel kullanıyor. Nanoteller arasındaki küçük boşlukta, kuantum fiziğindeki elektriksel tünelleme etkisinden yararlanılıyor.
Amino asit içeren numune mikroçip üzerine yerleştirildiğinde, moleküllerin nanoboşlukla etkileşimi elektrik akımında ölçülebilir değişiklikler oluşturuyor. Bu değişiklikler moleküllerin yapısına ilişkin karakteristik sinyaller taşıyor.
Yapay zekâ ve makine öğrenimi algoritmaları ise elektriksel sinyalleri analiz ederek amino asitlerin L veya D formunda olup olmadığını sınıflandırıyor. Böylece moleküler yapı, geleneksel laboratuvar analizlerinden farklı bir yöntemle belirlenebiliyor.
Çalışmada görev alan Osaka Üniversitesi'nden biyomühendis Takahito Ohshiro, nanoboşluk tünelleme teknolojisini yapay zekâyla birleştirerek iki moleküler formu yüzde 80'in üzerinde doğrulukla ayırt edebildiklerini belirtti. Ohshiro, çalışmanın tek molekül düzeyinde amino asit kiralitesinin ayrıştırılması açısından önemli bir ilerleme olduğunu ifade etti.
Uzay görevlerinde küçük cihaz avantajı
Amino asitlerin moleküler yapısını incelemek için kullanılan yöntemlerden biri sıvı kromatografisi-kütle spektrometrisi (LC-MS). Yüksek hassasiyet sunan bu teknoloji, karmaşık ekipmanlar ve numune hazırlama süreçleri gerektirebiliyor.
Uzay görevlerinde ise cihazların ağırlığı, boyutu, enerji tüketimi ve dayanıklılığı büyük önem taşıyor. Başka gezegenlere gönderilen robotların sınırlı taşıma kapasitesi, bilimsel cihazların mümkün olduğunca küçük ve verimli olmasını gerektiriyor.
Elektrikli mikroçipin daha az numuneyle ve daha basit hazırlık işlemleriyle çalışabilme potansiyeli, teknolojiyi gelecekteki uzay görevleri açısından dikkat çekici bir alternatif haline getiriyor.
Murchison meteoriti ve Atacama Çölü'nde test edildi
Araştırmacılar yöntemi yalnızca laboratuvarda hazırlanan örneklerde değil, doğal numunelerde de denedi. Çalışmada Avustralya'daki Murchison meteoriti ile Şili'deki Atacama Çölü'nden alınan toprak örnekleri analiz edildi.
Murchison meteoriti, içerdiği organik bileşikler ve amino asitler nedeniyle Dünya dışı organik kimyanın araştırılmasında önemli örneklerden biri olarak değerlendiriliyor. Atacama Çölü ise aşırı kurak koşulları nedeniyle başka gezegenlerdeki yaşam arayışına yönelik çalışmalarda inceleniyor.
Osaka Üniversitesi'nden nanoteknoloji uzmanı Masateru Taniguchi, elektrikli yöntemin doğal numunelerde geleneksel analiz teknikleriyle benzer sonuçlar verdiğini belirtti.
Bu sonuçlar, sistemin yalnızca kontrollü laboratuvar koşullarında değil, daha karmaşık doğal örneklerde de kullanılabileceğine ilişkin ilk bulguları ortaya koydu.
Mars'ta yaşam arayışında kullanılabilir
Geliştirilen teknoloji henüz uzay görevlerinde kullanılmaya hazır eksiksiz bir yaşam tespit cihazı değil. Sistemin farklı çevresel koşullarda daha dayanıklı ve güvenilir şekilde çalışabilmesi için geliştirme çalışmalarının sürdürülmesi gerekiyor.
Buna rağmen teknoloji, Mars, Europa ve Enceladus gibi yaşam ihtimali açısından bilimsel ilgi taşıyan gök cisimlerinde gerçekleştirilecek gelecekteki araştırmalar için yeni bir analiz yöntemi sunabilir.
Özellikle başka gezegenlerden alınan örneklerin Dünya'ya getirilmesini beklemeden, bulundukları yerde analiz edilmesi uzay araştırmalarının önemli hedefleri arasında bulunuyor. Küçük boyutlu elektrikli sensörlerin bu tür görevlere entegre edilmesi, daha fazla numunenin yerinde incelenmesine olanak sağlayabilir.
Dünya dışı yaşamın keşfinde yeni bir araç
Araştırmanın öne çıkan sonucu, yaşamın olası kimyasal göstergelerinden birinin küçük bir elektrikli sistemle analiz edilebilmesi oldu.
Bilim insanları, amino asitlerin moleküler dağılımını inceleyerek bir numunenin biyolojik süreçlerle ilişkili olup olmadığına dair yeni ipuçları elde etmeyi amaçlıyor. Ancak amino asitlerin bulunması veya belirli bir moleküler formun baskın olması, tek başına Dünya dışı yaşamın bulunduğunu göstermiyor.
Bu nedenle geliştirilen sistem, doğrudan Dünya dışı yaşamı tespit eden bir cihazdan ziyade, gelecekteki yaşam arayışı görevlerinde kullanılabilecek yeni nesil bir kimyasal analiz teknolojisi olarak öne çıkıyor.
Sistemin ilerleyen aşamalarda uzay araçlarına uyarlanması başarılırsa, başka gezegenlerdeki organik moleküllerin incelenmesinde daha küçük, hızlı ve pratik analiz cihazlarından yararlanılabilecek.
