Аминокислоты научились различать по одной молекуле с точностью выше 80%
iXBT.com ·
Учёные из Университета Осаки разработали метод, который позволяет различать зеркальные формы аминокислот на уровне отдельных молекул. В экспериментах точность превысила 80%. Технология в перспективе может найти применение в компактных приборах для поиска признаков внеземной жизни.
Аминокислоты — строительные блоки белков — существуют в двух зеркальных формах, обозначаемых L и D. Они имеют одинаковый химический состав, но различаются пространственным расположением атомов. Земная жизнь преимущественно использует L-аминокислоты, тогда как сахара в живых системах обычно представлены D-формами. При этом небиологические химические и физические процессы, как правило, образуют примерно равные количества обеих разновидностей. Поэтому выраженное преобладание одной формы может служить биомаркером — признаком возможного присутствия жизни.
До сих пор для определения соотношения зеркальных форм требовалось анализировать большие количества молекул. В новом методе молекулы поочерёдно проходят через микроскопический зазор между двумя золотыми нанопроводами. При прохождении каждой молекулы возникает небольшой туннельный ток — электрический ток, возникающий при прохождении частицы через энергетический барьер. Его характерная форма сигнала зависит от молекулы, а алгоритмы искусственного интеллекта позволяют анализировать эти сигналы и определять, к какой зеркальной форме относится аминокислота.
В ходе экспериментов метод позволил различать L- и D-аминокислоты с точностью более 80%. Ведущий автор работы Такахито Осиро назвал результат первой демонстрацией определения хиральности аминокислот на уровне отдельных молекул.
Чтобы проверить пригодность метода для анализа материалов, отличающихся от привычных земных образцов, команда изучила вещества из метеорита Мерчисон, упавшего в Австралии, и образцы почвы из чилийской пустыни Атакама. По словам старшего автора работы Масатэру Танигути, их метод показал результаты, сопоставимые с существующими способами анализа, которые работают с большими количествами молекул: оба подхода позволили выявить основные особенности аминокислотного состава образцов.
Следующий этап — использование метода при создании миниатюрных электрических приборов для астробиологических миссий. Такие устройства могли бы анализировать молекулярные признаки возможной жизни непосредственно в исследуемом материале.