画像クレジット：UCバークレー
カリフォルニア大学バークレー校の化学者によると、ヒトゲノムのシーケンシングを高速化したのと同じ最先端のテクノロジーは、10年の終わりまでに、火星に生命が存在したかどうかを一目で知ることができます。
カリフォルニア大学バークレー校の化学の教授であり、最初のキャピラリー電気泳動アレイと新しいエネルギー移動蛍光色素ラベルの開発者であるリチャードマシーズは、どちらも今日のDNAシーケンサーで使用されています。ベースのアミノ酸、タンパク質の構成要素。
チリのアタカマ砂漠にあるサイトの1つであるロックガーデンにある大学院生のアリソンシェリーは、生命の兆候を探すために火星に器具を送る準備として、アミノ酸の土壌をサンプリングしました。ユンガイの街の廃墟が背後にあります。 （写真提供：Richard Mathies lab / UC Berkeley）
NASAからの2つの開発助成金は合計で約240万ドルで、カリフォルニア工科大学のジェット推進研究所（JPL）のチームメンバーとカリフォルニア大学サンディエゴのスクリップス海洋研究所は、NASAのロービングに乗る火星有機分析装置を構築したいと考えています。ロボットの火星科学研究所ミッションおよび/または欧州宇宙機関のExoMarsミッション（どちらも2009年に打ち上げ予定）。ExoMarsの提案は、オランダのライデン大学の宇宙化学の准教授であるPascale Ehrenfreundと協力しています。
火星有機分析装置はMOAと呼ばれ、アミノ酸の化学的特徴だけでなく、生命に基づくアミノ酸の重要な特性をテストします。これらはすべて左利きです。アミノ酸は、宇宙での物理的プロセスによって作成できます。それらは隕石によく見られますが、ほぼ左利きと右利きです。マティース氏によると、火星のアミノ酸が右利きのアミノ酸よりも左利きのアミノ酸を好む、またはその逆の場合、それらは地球上のある生命体に由来するだけである可能性があるという。
「ホモキラリティー（あるタイプの利き手が別の利き手に蔓延していること）を測定することは、人生の絶対的な証明になると私たちは考えています」とカリフォルニア定量化生物医学研究所（QB3）のUCバークレー校メンバーであるMathiesは述べています。 「それが、この種の実験に焦点を合わせた理由です。火星に行ってアミノ酸を見つけたが、それらのキラリティーを測定しなかった場合、私たちは非常に愚かになります。私たちの楽器はそれを行うことができます。」
MOAは、火星で有機分子の存在を探すためにNASAが資金提供している開発中のさまざまな機器の1つであり、7月中旬に2009年のミッションの最終提案が出されます。アミノ酸の利き手をテストする唯一の提案を提出することを計画しているスクリップスの数学者と同僚のジェフリーバダとJPLのフランクグルンタナーは、アナライザーをテストし、それが機能することを示しました。彼らの提案の詳細は、現在ウェブ上のhttp://astrobiology.berkeley.eduで公開されています。
2月に、GrunthanerとUC Berkeleyの大学院生であるAlison Skelleyは、チリのアタカマ砂漠に行き、Mars Organic Detector（MOD）と呼ばれるアミノ酸検出器が惑星の最も乾燥した地域でアミノ酸を見つけられるかどうかを確認しました。 MODは簡単に成功しました。ただし、実験の後半（アミノ酸の利き手をテストする「ラボオンチップ」）はまだMODと結婚していないため、研究者たちはサンプルをUCバークレーに持ち帰り、テスト。 Skelleyは、ラボオンチップシステムとMODの互換性を示すこれらの実験を無事終了しました。
「アタカマ砂漠のユンガイ地域での生活を検出できない場合、火星に行くビジネスはありません」とマティーズ氏は、乗組員が滞在し、いくつかのテストを実施したチリの砂漠地域について言及しました。
12年前にAmersham Biosciencesが高速DNAシーケンサーで販売した最初のキャピラリーアレイ電気泳動分離器を開発したMathiesは、ゲノムプロジェクトで利用されているテクノロジーに対する彼のグループの改善が火星探査プロジェクトに完全に反映されると確信しています。
「私たちが開発した一種のマイクロ流体技術と、非常に単純な実験を比較的安価に実施できる現場分析装置のアレイを作成する機能により、火星に貴重な分析を行う必要はありません」と彼は言った。 「これまでのところ、このシステムが指紋の生命を検出でき、フィールドで完全な分析を行えることを示してきました。私たちは将来の可能性に本当に興奮しています。」
海洋化学者のバダはチームの外来生物学者で、宇宙で一般的な有機化合物であるアミノ酸、アミン（アミノ酸の分解生成物）、多環式芳香族炭化水素をテストする新しい方法を12年近く前に開発しました。その実験であるMODは、火星への2003年のミッションに選ばれ、1999年に火星のポーラーランダーが墜落したときに廃棄されました。
それ以来、BadaはMathiesと協力して、改良されたMODと、検出されたアミノ酸のキラリティーを識別およびテストするための新技術を組み合わせた、より野心的な機器を開発してきました。
究極の目標は、火星の生命の証拠を見つけることです。 1970年代のバイキング着陸船は火星での有機分子のテストに失敗しましたが、その感度は非常に低かったため、土壌1グラムあたり100万個の細菌があったとしても、生命を検出できなかったでしょう。 NASAがスピリットとオポチュニティを移動させたことで、かつては地表に水が存在していたことがほぼ確実に示されたので、目的は有機分子を見つけることです。
BadaのMODは、火星の土壌サンプルを加熱し、表面の低圧で、存在する可能性のある有機分子を蒸発させるように設計されています。その後、蒸気は冷たい指に凝縮し、トラップは火星の夜間の気温、華氏0度未満の約100度まで冷却されます。コールドフィンガーは、アミノ酸にのみ結合するフルオレスカミン色素トレーサーでコーティングされているため、蛍光シグナルは、アミノ酸またはアミンの存在を示します。
「現時点では、土壌1グラムあたり1兆分の1グラムのアミノ酸を検出できます。これは、バイキングよりも100万倍優れています」とBada氏は述べています。
追加されたキャピラリー電気泳動システムは、凝縮した流体をコールドフィンガーから吸い取り、内蔵のポンプとバルブを備えたラボオンチップに吸い上げて、アミノ酸の識別と利き手またはキラリティーのチェックに役立つ化学物質を通過する流体を送ります。 。
「MODは、アミノ酸を含む蛍光種の存在についてサンプルが検査される第一段階の調査です」とSkelley氏は述べています。 「次に、キャピラリー電気泳動装置は第2段階の分析を行います。そこでは、実際にそれらの異なる種を分析し、それらが何であるかを知ることができます。 2つの機器は、互いに補完し合うように設計されています。」
「リッチはこの実験を次の次元に取り入れました。私たちには実際に機能するシステムがあります」とバダは言いました。 「キラリティーのテストについて考え始め、最初にリッチに話しかけたとき、私たちは概念的なアイデアを持っていましたが、実際に機能しているものはありませんでした。彼は、私たちが正直に神の携帯用楽器を手に入れることができるようにしました。
タンパク質の構成要素であるアミノ酸は、左利きの場合はL（左）、右利きの場合はD（右旋）と呼ばれる2つの鏡像の形で存在します。地球上のすべてのタンパク質はLタイプのアミノ酸で構成されており、それらの鎖がコンパクトなタンパク質にうまく折りたたむことができます。
Mathiesが説明しているように、キラリティーのテストは、左利きのアミノ酸が左利きの化学「ミット」にぴったりと入り、右利きのアミノ酸が右利きのミットにぴったり合うという事実を利用しています。左利きのアミノ酸と右利きのアミノ酸の両方が左利きのミットで裏打ちされた細い毛細管を伝わる場合、左利きのアミノ酸は途中でミットに滑り込むため、ゆっくりと移動します。左利きの政治家が群集を作っているようなものだ、と彼は言った。群集の中の左利きの人ほど、彼女は握手する唯一の人なので、彼女はゆっくりと動きます。この場合、左利きのミットはシクロデキストリンと呼ばれる化学物質です。
さまざまなアミノ酸（人間が使用する20種類のアミノ酸があります）もさまざまな速度でチューブ内を移動するため、存在するアミノ酸を部分的に特定できます。
「MODによってアミノ酸が検出された後、ラベル付けされたアミノ酸溶液はマイクロフルイディクスにポンプダウンされ、チャージによって粗く分離されます」とMathies氏は述べています。 「アミノ酸の移動性は、電荷とサイズについて、そしてシクロデキストリンが存在するとき、ラセミ混合物があるかどうか、つまり左巻きと右巻きのアミノ酸が等しいかどうかを教えてくれます。もしそうなら、アミノ酸は非生物学的かもしれません。しかし、キラル過剰が見られる場合、アミノ酸は生物学的に由来でなければならないことがわかります。」
Skelleyが設計および製造した最先端のチップは、フォトリソグラフィー技術でエッチングされたチャネルと、直径4インチの4層ディスクに挟まれたマイクロ流体ポンプシステムで構成され、層はドリルされたチャネルで接続されています。小さな微細加工バルブとポンプは、圧力または真空源を使用して上下に移動する柔軟なポリマー（PDMSまたはポリジメチルシロキサン）膜を間に挟んだ2つのガラス層から作成されます。キャピラリー電気泳動装置を設計したカリフォルニア大学バークレー校の物理化学者ジェームズシェラーも、チップ上のパターンをすばやく読み取る高感度蛍光検出器を開発しました。
チームの現在のNASAの助成金の1つは、次世代のMicrofabricated Organic Laboratory（MOL）の開発で、火星、木星の衛星であるEuropa、またはおそらく彗星に飛んで、より完全な有機化学物質のセットを探すためにさらに複雑な化学試験を実施することです。核酸を含む分子、DNAの構造単位。ただし、現時点では、Mars 2003ローバーに搭載された現在の実験を超えて、アミノ酸を探すための2009年までの準備が整った機器が目標です。
「あなたは覚えておく必要があります。これまでのところ、火星では有機物質を検出していません。そのため、これは大きな前進となるでしょう」とバダ氏は語った。 「人生を探すには、水と有機化合物という2つの要件があります。水が存在することを示唆する火星探査車の最近の発見により、残っている未知のものは有機化合物です。これが私たちがこれに焦点を合わせている理由です。
「Mars Organic Analyzerは非常に強力な実験であり、私たちの大きな希望は、アミノ酸だけでなく、ある種の生物から来たように見えるアミノ酸を見つけることです。」
元のソース：バークレーニュースリリース
