رویکرد نوین هوش مصنوعی برای شناسایی آثار حیات در سیارات خارج از زمین

محققان دانشگاه اوساکا روشی نوین برای شناسایی نشانه‌های حیات در سیارات خارج از زمین ارائه داده‌اند که ترکیبی از هوش مصنوعی و سیگنال‌های الکتریکی است. هدف از این تحقیق توسعه ابزاری با حساسیتی بالا و اندازه‌ای کوچک است که قابلیت ارسال به دیگر سیارات را داشته باشد.

یافتن حیات در فضا مستلزم شناسایی «نشانگرهای زیستی» است؛ به عبارتی، نشانه‌هایی که اشکال زنده از خود باقی می‌گذارند. انجام این کار به علت نیاز به دستگاه‌های بسیار حساس و در عین حال جمع‌وجور، به چالشی تبدیل شده است که کارایی آن‌ها را هنگام ارسال به سیارات دیگر محدود می‌کند.

یکی از معمول‌ترین شیوه‌ها برای تفکیک موجودات زنده از واکنش‌های غیرزنده، بررسی اسید آمینه‌ها، واحدهای سازنده پروتئین‌ها، است. اسید آمینه‌ها با وجود یکسان بودن فرمول شیمیایی، در دو شکل آینه‌ای وجود دارند. در موجودات زنده، تقریبا تمام اسید آمینه‌ها از نوع «ال» (L) و قندها از نوع «دی» (D) تشکیل شده‌اند، در حالی که فرایندهای غیرزنده، هر دو شکل را تقریباً به یک نسبت تولید می‌کنند. به این ترتیب، نسبت این دو شکل می‌تواند به‌عنوان یک نشانگر زیستی عمل کند. با این حال، روش عملی کردن این کار به خاطر نیاز به جمع‌آوری مجموعه بزرگی از مولکول‌ها و فاصله وسیع سیارات تاکنون غیرممکن بوده است.

محققان برای غلبه بر این چالش به سراغ استفاده از جریان برق رفتند. این روش نسبت به نمونه‌برداری حساسیت کمتری به لرزش نشان می‌دهد و نیازی به مواد شیمیایی ندارد که آن را ساده‌تر می‌کند.

در مطالعه جدید، پژوهشگران موفق شدند مولکول‌ها را در حین عبور از شکاف میان دو سیم طلای بسیار نازک شمارش کنند. شکل موج جریان متناسب با نوع اسید آمینه متغیر است و این دستگاه می‌تواند از طریق شمارش مولکول‌ها در حال عبور، آن‌ها را تفکیک نماید.

تاکاهیتو اوشیرو، محقق اصلی این پژوهش، اعلام کرد که با ترکیب روش تونل‌زنی شکاف نانومتری و هوش مصنوعی، توانسته‌اند اشکال «ال» و «دی» اسید آمینه‌ها را با دقتی بیشتر از ۸۰ درصد از یکدیگر تشخیص دهند. به گفته او، این نخستین بار است که دست‌سانی اسید آمینه‌ها در سطح تک‌مولکولی از یکدیگر تفکیک شده است و این کشف، پیشرفت قابل توجهی در زمینه حسگری‌های شیمیایی به شمار می‌رود. (دست‌سانی یا کایرالیته، خاصیتی است که نشان می‌دهد یک شیء با تصویر آینه‌ای خود انطباق‌پذیر نیست و بسیاری از مولکول‌های مهم بدن از جمله اسید آمینه‌ها و قندها، دارای خاصیت کایرالیته هستند.)

برای آزمایش این روش، پژوهشگران آن را بر روی دو نمونه زمینی پیاده‌سازی کردند: یکی از شهاب‌سنگ مورچیسون در استرالیا و دیگری از خاک بیابان آتاکاما در شیلی. نتایج عملکرد این روش با روش‌های معمولی قابل مقایسه بود و توانست ترکیب اسید آمینه‌های موجود در نمونه‌ها را شناسایی کند.

محققان امیدوارند با بهره‌گیری از این فناوری، ابزارهای کوچک الکتریکی طراحی کنند که قادر به شناسایی نشانه‌های حیات فرازمینی باشند.

این تحقیق تحت عنوان «تفکیک دست‌سانی اسیدهای آمینه در عصاره‌های شهاب‌سنگ و خاک بیابان از طریق رسانایی شکاف نانومتری در سطح تک‌مولکولی» در مجله «نیچر کامیونیکیشنز» (Nature Communications) منتشر شده است.