Identificar signos de vida en el espacio exige una búsqueda intensa de biofirmas. Pero nunca ha sido fácil desarrollar las tecnologías necesarias para ello. Unos científicos han ideado ahora una nueva técnica para detectar biofirmas que es de tipo eléctrico y que se basa, entre otras cosas, en inteligencia artificial y en nanotecnología.
El avance es obra de un equipo encabezado por Takahito Ohshiro, de la Universidad de Osaka en Japón.
Detectar seres vivos por sus huellas químicas, reconociendo estas de entre las sustancias químicas orgánicas sin origen biológico y de entre los procesos químicos utilizados por la vida pero que también pueden ocurrir sin ella, supone un gran desafío. El análisis de los aminoácidos puede resultar útil en este sentido. Estas moléculas constituyen los componentes básicos de las proteínas. Dos aminoácidos pueden compartir la misma fórmula química pero poseer estructuras que son imágenes especulares entre sí, una característica que permite diferenciar lo vivo de lo inerte. En los organismos vivos, casi todos los aminoácidos se encuentran exclusivamente en la forma levógira (L), mientras que los azúcares aparecen en la forma dextrógira (D). Por el contrario, los procesos químicos y físicos abióticos generan ambas formas (L y D) en cantidades iguales.
En consecuencia, la proporción L/D permite reconocer a una posible biofirma de vida, lo que convierte a los aminoácidos en un objetivo idóneo para la investigación astrobiológica. Los métodos tradicionales funcionan midiendo grandes grupos de moléculas, lo que plantea importantes desafíos prácticos, como la evidente dificultad de detectar una molécula individual o incluso un grupo reducido de ellas. Se ha sugerido que un método alternativo basado en la detección eléctrica sería más sencillo, menos sensible a las vibraciones y permitiría prescindir del uso de reactivos químicos.
Recientemente se ha recurrido a avances en nanotecnología para detectar eléctricamente moléculas individuales de relevancia biológica. Para ello, se realizan mediciones de las moléculas a medida que atraviesan un espacio situado entre dos nanohilos de oro, lo que genera una corriente eléctrica de efecto túnel. Dado que las formas de onda de la corriente asociadas a cada tipo de aminoácido difieren entre sí, los autores del nuevo estudio pudieron contar directamente la cantidad de moléculas de cada clase que pasaban por dicho espacio.
Al combinar esta técnica de efecto túnel en nanohendiduras con inteligencia artificial, Ohshiro y sus colegas lograron distinguir entre las formas L y D de los aminoácidos con una precisión superior al 80%. Se trata de la primera vez que se logra diferenciar la quiralidad de los aminoácidos a nivel de molécula individual, lo que representa un avance fundamental en el campo de la detección química.
El equipo espera que su innovación técnica conduzca a la creación de instrumentos compactos de base eléctrica capaces de detectar huellas de vida extraterrestre en muestras y situaciones en las cuales dichas huellas pasarían desapercibidas usando métodos convencionales de análisis.
Ohshiro y sus colegas exponen los detalles técnicos de su nuevo método en la revista académica Nature Communications, bajo el título “Chiral discrimination of amino acids in meteorite and desert soil extracts via single-molecule nanogap conductance”.
