Cercetătorii, vizând analiza existenţei vieţii pe Marte, au descoperit că cipuri utilizate în secvenţierea genelor pot supravieţui radiaţiilor din spaţiu. Dacă există viaţă pe Marte, speciile marţiene ar putea avea aceleaşi rădăcini genetice cu cele de pe Terra.
Cu mai mult de 3,5 miliarde de ani în urmă, o serie de meteori au ricoşat prin sistemul solar transportând material între cele două planete tinere. Acest joc de ping-pong galactic este posibil să fi lăsat bucăţi de Terra pe Marte şi viceversa, creând o origine genetică ancestrală comună între cele două planete.
Christopher Carr, un cercetător al Departamentului de Ştiinţe Planetare ale Pământului şi ale Atmosferei de la MIT, s-a dedicat acestei teorii. Lucrând cu Garz Ruvkun de la Massachusetts General Hospital (MGH) şi Maria Zuber, profesorul de geofizică E.A. Griswold şi vice-preşedintele MIT pentru cercetare, a construit un aparat de secvenţiere a ADN-ului (eng. sequencer ADN), care speră că va fi trimis pe Marte, unde va putea analiza probe de sol şi gheaţă în căutarea urmelor de ADN şi de alte materiale genetice.
Acum, în încercarea de a atinge acest obiectiv, Carr şi colegii de la MIT, Harvard University şi MGH au expus nucleul instrumentului lor - un microcip pentru secvenţiere ADN - la doze de radiaţii similare celor care s-ar ivi în timpul expediţiei unui robot pe Marte. După expunerea la asemenea radiaţii - inclusiv protoni şi ioni grei de oxigen şi fier - microcipul a analizat o probă de E. coli, identificând cu succes secvenţa genetică.
Carr spune că rezultatele grupului arată că microcipul poate supravieţui până la doi ani în spaţiu - suficient de mult pentru a ajunge pe Marte şi pentru a culege date timp de un an şi jumătate.
„De-a lungul perioadei petrecute pe Marte, performanţa unui cip se poate degrada, fapt ce ar reduce capacitatea de a obţine date de secvenţiere. Cipul ar putea avea o rată de eroare mai mare sau ar putea să nu funcţioneze deloc”, spune Carr. „Noi nu am văzut însă niciuna din aceste probleme (în testele noastre). Odată ce acest cip ar funcţiona doi ani pe Marte, încă va fi capabil să analizeze secvenţe.”
Cercetătorii au raportat rezultatele lor într-o lucrare publicată în revista Astrobiology.
Simulând o furtună solara
Orice tip de viaţă de pe Marte, în trecut sau în prezent, ar trebui să fie extrem de rezistentă: atmosfera planetei, făcută în mare parte din dioxid de carbon, este de 100 de ori mai subţire decât a Pământului, oferind foarte puţină căldură. Temperaturile pot coborî până la -195 grade Fahrenheit (-126 grade Celsius).
Pe de altă parte, zona de sub suprafaţa planetei Marte nu este prea diferit faţă de cel al Pământului, care este cunoscut că poartă microbi. Rezultatele de la roverul Curiosity, care explorează în prezent Marte, sugerează că sub suprafaţa planetei se află un loc uscat şi rece, cu toate elementele principale necesare vieţii.
Pentru a detecta astfel de viaţă de sub suprafaţa planetei, un instrument de secvenţiere ADN pe suprafaţa lui Marte ar trebui să reziste la schimbări de temperatură şi expunere constantă la radiaţiile din spaţiu. O astfel de expunere ar putea face ca cipul să raporteze răspunsuri pozitive false, de exemplu, sau să înregistreze baze suplimentare din secvenţele de ADN.
Carr şi colegii săi au testat efectele radiaţiilor asemenea celor de pe Marte pe un cip de secvenţiere disponibil în comerţ. Cipul testat cotine 1,3 milioane de microgodeuri, fiecare dintre ele pot purta doar o singură granulă care conţine un fragment de ADN amplificat care poate fi folosit pentru generarea unei secvenţe ADN.
Pentru a testa rezistenţa cipului la radiaţii, echipa s-a deplasat la Laboratorul de Radiaţii Spaţiale de la NASA de la Brookhaven National Laboratory. Odată ajunşi, cercetătorii, lucrând cu un total de 40 de microcipuri, (primul tur de 20) au verificat funcţionarea adecvată a cipurilor prin aplicarea unor teste electrice.
În urma testării electrice, Carr a expus cipurile la diferite niveluri de radiaţie, folosind un accelerator liniar şi o sursă de ioni cu fascicul de electroni. Cea mai mare doză radiaţie suportată de cipuri a fost mai mare decât cea la care ei se aşteptă în timpul misiunii de doi ani pe Marte.
După ce cipurile au fost iradiate, echipa au testat din nou performanţele electrice la fiecare, şi au găsit foarte puţine schimbări în funcţionarea cipurilor.
Viaţa pe Marte şi dincolo
Într-un al doilea tur de teste, Carr a expus şi celelalte 20 de microcipuri la acelaşi nivel de radiaţii, apoi a luat cipurile înapoi în laborator şi le-a încărcat cu fragmente de ADN de la E. Coli. În ciuda expunerii la radiaţii, cipurile au fost capabile să analizeze ADN-ul şi să identifice corect secvenţele bacteriane.
„Aceste cipuri sunt candidaţi promiţători pentru a face secvenţierea pe Marte, fără alte modificări pe care le cunoaştem acum”, spune Carr. „Noi nu vedem în esenţă nici un impact de la radiaţie. Asta a fost un lucru important pentru noi de arătat.”
Chris McKaz, cercetător în știință planetară cu Divizia Space Science de la Centrul de Cercetare Ames NASA, spune că un cip de secvenţiere ADN rezistent la radiaţii, cum ar fi cel utilizat în acest experiment, este un candidat important pentru viitorul misiunilor de detectare a vieţii de pe Marte şi alte planete.
Lucrarea lui Carr şi a colaboratorilor acestuia „vorbeşte despre un pas important spre dezvoltarea de instrumente de secvenţiere a ADN pentru misiunile planetare”, spune McKay, care nu a contribuit la cercetare. „În afară de a fi parte din căutarea vieţii din alte lumi, identificatorul de ADN ar fi relevant pentru evaluarea siturilor în vederea exploatării umană.”
În studiile anterioare Carr şi colegii săi au găsit că reactivii folosiţi în secvenţierea ADN-ului pot rezista de asemenea radiaţiilor de niveluri similare. Luate împreună, Carr spune că rezultatele sugerează că o secvenţiere genetică poate fi un proces viabil în spaţiu.
Dincolo de Marte, spune Carr, secvenţierea ADN ar putea fi de interes în locuri cum ar fi luna lui Jupiter, Europa, unde oceane lichide s-ar putea să susţină urme de viaţă. Mai promiţătoare, spune Carr, sunt Enceladus, satelit al lui Saturn, care este considerat o zonă potenţial locuibilă şi are radiaţii mult mai puţin intense.
„Eu cred că o să vedem secvenţiere de ADN în spaţiu la un moment dat,” spune Carr. „Să sperăm că vom avea o şansă să fim o parte din asta.”
Traducere de Daniel Cosovanu după detecting-dna-in-space
