Yapay zeka destekli elektrikli sensör uzayda yaşam izlerini arayacak

Bilim insanları, elektrik ve yapay zekâyı kullanarak uzayda yaşam belirtilerini aramaya yardımcı olabilecek yeni bir sensör geliştirdi. Elektrikli sensör, ayna görüntüsü olan amino asitleri her seferinde tek bir molekül olacak şekilde birbirinden ayırdı.

Canlılardaki moleküllerin çoğu, aynı parçaların farklı biçimde dizilmesiyle oluşan iki versiyonda bulunuyor. Sol ve sağ ellerin aynı parçalardan oluşmasına rağmen birbirinin eldivenine uymaması gibi bu moleküller de birbirlerinin ayna görüntüsünü oluşturuyor.

Dünya'daki yaşam, proteinlerini büyük ölçüde bu iki biçimden yalnızca birini kullanarak oluşturuyor. Japonya'daki araştırmacıların öncülük ettiği ekip, iki moleküler biçimi yalnızca elektrik akımı kullanarak ayırmayı başardı.

Sensör, gelecekte küçük bir uzay aracı cihazının başka bir dünyadan alınan örneklerdeki bu asimetrik karışımı incelemesine yardımcı olabilir. Ekip, sensörü bir meteoritten ve çöl toprağından alınan özütlerde de test etti. Sistem genel örüntüyü yakaladı ancak birçok ayrıntıyı gözden kaçırdı.

Osaka Üniversitesi'nden Takahito Ohshiro ve Masateru Taniguchi, çalışmaya Georgia Tech, NASA Goddard, MIT ve Chicago Üniversitesi'ndeki meslektaşlarıyla birlikte öncülük etti. Çalışmanın tüm aşamaları laboratuvarda gerçekleşti ve henüz uçuşa uygun bir cihaz bulunmuyor.

Dünya'daki yaşam L formunu tercih ediyor

Proteinleri oluşturan amino asitler çoğunlukla ayna görüntüsü olan iki biçimde bulunuyor. Bilim insanları bu biçimleri L ve D olarak adlandırıyor. Yaşam olmadan gerçekleşen kimyasal süreçler, iki formu eşit miktarlarda üretme eğilimindeyken canlılar büyük ölçüde L formunu tercih ediyor.

Bu nedenle tek bir forma yönelik güçlü eğilim, biyolojinin olası işareti sayılabilir. Bazı araştırmacılar, çeşitli amino asitlerde yüzde 20'yi aşan fazlalığın yaşamın varlığına işaret eden eşik olabileceğini öne sürdü.

Meteorların geçmişte böyle bir eğilim taşıdığı düşünülüyordu ancak bu sonuçlar artık genel olarak Dünya kaynaklı kirlenmeye bağlanıyor. Ryugu ve Bennu asteroitlerinden getirilen örneklerde kabaca eşit karışımlar görüldü.

Taniguchi, Earth.com'a verdiği röportajda ölçümün gösterebilecekleri konusunda temkinli konuştu. "Önemli olan, kiralitenin tek başına yaşamın kanıtı olarak görülmemesi gerektiğidir" dedi.

Taniguchi, "Moleküler kimlik, bolluk, kimyasal bağlam ve diğer biyolojik imzalarla birleştirildiğinde çok daha güçlü hale gelir" ifadelerini kullandı.

Elektrikli sensör molekülleri tek tek ölçüyor

Sensör, kopana kadar gerilen ince bir altın telden oluşuyor. Tel kırıldığında iki uç, bir metrenin yarım milyarda birinden biraz daha fazla uzaklıkta kalıyor. Bu mesafe, insan saçından 100 bin kereden fazla daha dar.

Küçük bir voltaj, aralıktan zayıf bir akım geçiriyor. Bir amino asit aralığa girdiğinde akım, saniyenin birkaç binde biri boyunca yükseliyor ve ardından yeniden düşüyor.

Her yükseliş farklı bir şekil oluşturuyor. Aynı amino asidin L ve D formları da birbirinden biraz farklı sinyaller bırakıyor. Binlerce sivri sinyalle eğitilen makine öğrenimi programı, bu sinyalleri sınıflandırmayı öğrendi.

Taniguchi, "Büyük bir molekül topluluğundan alınan yalnızca ortalama bir sinyali ölçmüyoruz" dedi.

Ayna görüntüsü olan iki moleküler biçimi ayıran standart laboratuvar yöntemleri ışığa veya kimyasal reaktiflere dayanıyor. Elektrikli yaklaşım ise bunların hiçbirine ihtiyaç duymuyor. Taniguchi, uzay aracı cihazlarının küçük, dayanıklı, hassas ve enerji tasarruflu olması gerektiğini, optik sistemlerin çıkarılmasının bu hedefe katkı sağlayabileceğini belirtti.

Tekli sinyaller iki amino asit formunu ayırdı

Ekip, her iki biçimde de bulunan 19 amino asidi test etti. Program, tek bir sinyale dayanarak doğru biçimi ortalama yaklaşık yüzde 88 oranında belirledi. En zor çift olan glutaminde başarı yüzde 78, en kolay olan izolösinde yüzde 97 oldu.