Учёные добились распознавания отдельных молекул аминокислот с точностью более 80%

Исследователи из Университета Осаки предложили подход, позволяющий распознавать зеркальные формы аминокислот на уровне единичных молекул. В ходе экспериментов точность распознавания превысила 80%. В будущем эту технологию можно будет использовать в компактных приборах, предназначенных для поиска признаков внеземной жизни.

Аминокислоты, из которых строятся белки, бывают в двух зеркальных вариантах — L и D. Их химический состав идентичен, однако атомы расположены в пространстве по-разному. Живые организмы на Земле в основном используют L-аминокислоты, а сахара в биологических системах, как правило, представлены D-формами. Процессы же небиологической природы — химические и физические — обычно дают обе разновидности примерно в равных долях. Именно поэтому явный перевес одной из форм может служить биомаркером, то есть указывать на возможное присутствие жизни.

Прежде для оценки соотношения зеркальных форм приходилось исследовать большое число молекул одновременно. Новый метод устроен иначе: молекулы по одной проходят через крошечный зазор между двумя золотыми нанопроводами. Каждое такое прохождение порождает слабый туннельный ток — электрический ток, возникающий, когда частица преодолевает энергетический барьер. Форма сигнала зависит от конкретной молекулы, а алгоритмы искусственного интеллекта анализируют эти сигналы и определяют, к какой зеркальной форме принадлежит аминокислота.

Как показали эксперименты, L- и D-аминокислоты удаётся различать с точностью более 80%. Ведущий автор исследования Такахито Осиро охарактеризовал полученный результат как первую демонстрацию определения хиральности аминокислот на уровне отдельных молекул.

Чтобы выяснить, подходит ли метод для работы с материалами, непохожими на обычные земные образцы, команда исследовала вещество метеорита Мерчисон, упавшего в Австралии, а также пробы почвы из чилийской пустыни Атакама. Как сообщил старший автор работы Масатэру Танигути, новый метод дал результаты, сопоставимые с традиционными способами анализа, рассчитанными на большие количества молекул: оба подхода выявили ключевые особенности аминокислотного состава образцов.

Следующим шагом станет применение метода в миниатюрных электрических приборах для астробиологических миссий. Такие устройства смогут исследовать молекулярные признаки возможной жизни прямо в изучаемом материале.

Источник: iXBT