Llevamos décadas intentándolo. Con telescopios terrestres y con naves espaciales enviadas por todo el Sistema Solar. Pero la vida no aparece. Hemos medido isótopos, buscado restos químicos, rastreado elementos esenciales en las atmósferas de mundos lejanos, peinado el espectro de ondas de radio y escudriñado mundos y estrellas en busca de luces artificiales o de cualquier signo que delate la presencia de vida o, por qué no, de tecnología. Hemos hecho todo lo que hemos podido hasta ahora, pero aún no hemos encontrado nada… Aunque ahora eso podría cambiar.Un nuevo estudio, llevado a cabo por investigadores de la Universidad de Osaka y recién publicado en ‘ Nature Communications ‘ acaba de proponer un método radicalmente distinto: no buscar necesariamente un organismo, ni grandes cantidades de un tipo de molécula concreta, sino ‘escuchar’ la diminuta señal eléctrica que produce una única molécula individual al atravesar un agujero de tamaño nanométrico. Y, además, utilizar inteligencia artificial para averiguar si esa molécula pertenece a la versión ‘izquierda’ o ‘derecha’ de un aminoácido.El gran problema de la astrobiología no es solo encontrar indicios, sino estar absolutamente seguros de lo que estamos viendo. Cuando en 1976 las sondas Viking de la NASA rasparon el suelo de Marte buscando signos de metabolismo, los resultados fueron tan confusos que la ciencia, medio siglo después, aún sigue discutiendo sobre ellos . Necesitamos una prueba irrefutable. Y la respuesta podría estar oculta en la geometría elemental de los aminoácidos, los ladrillos básicos que construyen las proteínas.Todos los aminoácidos, las piezas con las que la vida terrestre construye las proteínas, comparten una misma fórmula química, pero en el espacio tridimensional se presentan en dos formas distintas que son el reflejo exacto la una de la otra. Es exactamente lo que ocurre con nuestras manos: la izquierda es la imagen especular de la derecha, ambas son iguales, pero es imposible superponerlas. A esta curiosa propiedad geométrica se la conoce en química como quiralidad.En la naturaleza, los procesos no biológicos, como los que ocurren en el frío medio interestelar o los que reprodujo el famoso experimento de Miller-Urey en 1953 simulando la Tierra primitiva, producen ambas formas en proporciones idénticas. Es decir, generan un cincuenta por ciento de moléculas ‘zurdas’ (forma L) y un cincuenta por ciento de moléculas ‘diestras’ (forma D). Es como si una fábrica que produce guantes al azar acumulara la misma cantidad para cada mano a lo largo de millones de años.Más que buscar organismos, el nuevo método busca una asimetría química que, en la Tierra, está íntimamente ligada a la vidaSin embargo, la vida es asombrosamente selectiva y no le sirve cualquier cosa. Las criaturas de la Tierra, desde las bacterias que habitan en fosas abisales hasta el ser humano, utilizan casi en exclusiva los aminoácidos en su forma L. Lo cual significa que si al explorar un mundo lejano encontramos únicamente ‘guantes zurdos’, tenemos grandes posibilidades de estar ante una biofirma indiscutible.Un puente de oro a escala nanométricaEl reto, por supuesto, consiste en cómo medir esa delicada proporción a millones de kilómetros de distancia. Aquí, en la Tierra, los métodos tradicionales requieren analizar grupos masivos de moléculas utilizando aparatosos reactivos químicos. Un proceso casi imposible de encajar en el ajustado peso de una sonda espacial.Y aquí es donde los científicos de la Universidad de Osaka han dado un paso de gigante. Usando los últimos avances en nanotecnología, han ideado un sensor eléctrico ‘de bolsillo’ que prescinde por completo de los reactivos. El método se basa en hacer pasar las moléculas, una a una, a través de una brecha invisible (un nanohueco) situada entre dos microscópicos cables de oro. Al cruzar, la molécula genera una finísima corriente eléctrica de efecto túnel. Y como la forma de la onda eléctrica es distinta para los aminoácidos zurdos y los diestros, el dispositivo puede, literalmente, contar las moléculas individualmente a medida que pasan por el agujero.El objetivo a largo plazo es convertir esta tecnología en un detector pequeño y resistente para futuras misiones planetariasEl problema es que esas diferencias son minúsculas. Demasiado pequeñas para confiar únicamente en una lectura sencilla. Pero aquí es donde entra la inteligencia artificial. El equipo de Takahito Oshiro y Masateru Taniguchi, en efecto, entrenó un sistema de aprendizaje automático para reconocer esos patrones. «Al combinar nuestra técnica de efecto túnel en nanobrechas con inteligencia artificial -asegura el autor principal de la investigación, Takahito Oshiro-, pudimos distinguir entre las formas L y D de los aminoácidos con más de un 80% de precisión. Esta es la primera discriminación de quiralidad de aminoácidos al nivel de una sola molécula y constituye un avance fundamental en la detección química». En pocas palabras, se trata de una auténtica revolución. Pero los investigadores sabían que la tranquilidad de un laboratorio poco tiene que ver con el caos químico del Sistema Solar. Y que, lejos de ser ‘limpias’, las muestras que recoja una sonda contendrán mezclas complejas de múltiples materiales. De modo que para poner su invento a prueba, utilizaron muestras reales.Ensayos con polvo de estrellasLos científicos analizaron muestras de suelo del desierto de Atacama en Chile (uno de los rincones más secos del planeta y un excelente análogo de la superficie de Marte), y también polvo del meteorito Murchison, una famosa roca espacial cargada de compuestos primordiales que cayó en Australia en 1969.Y el resultado confirmó todas las expectativas. «Analizamos muestras naturales del meteorito Murchison en Australia y muestras de suelo del desierto de Atacama en Chile -explica el autor principal, Masateru Taniguchi-. Nuestro método fue comparable a los tradicionales, ya que ambos fueron capaces de capturar las características principales de la composición de aminoácidos».Todavía queda mucho. El experimento de Osaka se llevó a cabo en laboratorio y no significa que mañana mismo podamos colocar el dispositivo en una sonda rumbo a Encélado y recibir la confirmación de vida. Pero la dirección es la correcta. Durante décadas hemos buscado vida observando mundos enteros. Ahora empezamos a disponer de herramientas capaces de interrogar sus moléculas, una a una.En un futuro próximo, esta nueva y robusta tecnología podría integrarse en los instrumentos de las futuras misiones robóticas. Y quién sabe si no será uno de estos minúsculos hilos de oro el que, buceando bajo el hielo de la luna Europa o rasgando las heladas arenas de Marte, nos confirme al fin que no estamos solos en este enormne Universo. Llevamos décadas intentándolo. Con telescopios terrestres y con naves espaciales enviadas por todo el Sistema Solar. Pero la vida no aparece. Hemos medido isótopos, buscado restos químicos, rastreado elementos esenciales en las atmósferas de mundos lejanos, peinado el espectro de ondas de radio y escudriñado mundos y estrellas en busca de luces artificiales o de cualquier signo que delate la presencia de vida o, por qué no, de tecnología. Hemos hecho todo lo que hemos podido hasta ahora, pero aún no hemos encontrado nada… Aunque ahora eso podría cambiar.Un nuevo estudio, llevado a cabo por investigadores de la Universidad de Osaka y recién publicado en ‘ Nature Communications ‘ acaba de proponer un método radicalmente distinto: no buscar necesariamente un organismo, ni grandes cantidades de un tipo de molécula concreta, sino ‘escuchar’ la diminuta señal eléctrica que produce una única molécula individual al atravesar un agujero de tamaño nanométrico. Y, además, utilizar inteligencia artificial para averiguar si esa molécula pertenece a la versión ‘izquierda’ o ‘derecha’ de un aminoácido.El gran problema de la astrobiología no es solo encontrar indicios, sino estar absolutamente seguros de lo que estamos viendo. Cuando en 1976 las sondas Viking de la NASA rasparon el suelo de Marte buscando signos de metabolismo, los resultados fueron tan confusos que la ciencia, medio siglo después, aún sigue discutiendo sobre ellos . Necesitamos una prueba irrefutable. Y la respuesta podría estar oculta en la geometría elemental de los aminoácidos, los ladrillos básicos que construyen las proteínas.Todos los aminoácidos, las piezas con las que la vida terrestre construye las proteínas, comparten una misma fórmula química, pero en el espacio tridimensional se presentan en dos formas distintas que son el reflejo exacto la una de la otra. Es exactamente lo que ocurre con nuestras manos: la izquierda es la imagen especular de la derecha, ambas son iguales, pero es imposible superponerlas. A esta curiosa propiedad geométrica se la conoce en química como quiralidad.En la naturaleza, los procesos no biológicos, como los que ocurren en el frío medio interestelar o los que reprodujo el famoso experimento de Miller-Urey en 1953 simulando la Tierra primitiva, producen ambas formas en proporciones idénticas. Es decir, generan un cincuenta por ciento de moléculas ‘zurdas’ (forma L) y un cincuenta por ciento de moléculas ‘diestras’ (forma D). Es como si una fábrica que produce guantes al azar acumulara la misma cantidad para cada mano a lo largo de millones de años.Más que buscar organismos, el nuevo método busca una asimetría química que, en la Tierra, está íntimamente ligada a la vidaSin embargo, la vida es asombrosamente selectiva y no le sirve cualquier cosa. Las criaturas de la Tierra, desde las bacterias que habitan en fosas abisales hasta el ser humano, utilizan casi en exclusiva los aminoácidos en su forma L. Lo cual significa que si al explorar un mundo lejano encontramos únicamente ‘guantes zurdos’, tenemos grandes posibilidades de estar ante una biofirma indiscutible.Un puente de oro a escala nanométricaEl reto, por supuesto, consiste en cómo medir esa delicada proporción a millones de kilómetros de distancia. Aquí, en la Tierra, los métodos tradicionales requieren analizar grupos masivos de moléculas utilizando aparatosos reactivos químicos. Un proceso casi imposible de encajar en el ajustado peso de una sonda espacial.Y aquí es donde los científicos de la Universidad de Osaka han dado un paso de gigante. Usando los últimos avances en nanotecnología, han ideado un sensor eléctrico ‘de bolsillo’ que prescinde por completo de los reactivos. El método se basa en hacer pasar las moléculas, una a una, a través de una brecha invisible (un nanohueco) situada entre dos microscópicos cables de oro. Al cruzar, la molécula genera una finísima corriente eléctrica de efecto túnel. Y como la forma de la onda eléctrica es distinta para los aminoácidos zurdos y los diestros, el dispositivo puede, literalmente, contar las moléculas individualmente a medida que pasan por el agujero.El objetivo a largo plazo es convertir esta tecnología en un detector pequeño y resistente para futuras misiones planetariasEl problema es que esas diferencias son minúsculas. Demasiado pequeñas para confiar únicamente en una lectura sencilla. Pero aquí es donde entra la inteligencia artificial. El equipo de Takahito Oshiro y Masateru Taniguchi, en efecto, entrenó un sistema de aprendizaje automático para reconocer esos patrones. «Al combinar nuestra técnica de efecto túnel en nanobrechas con inteligencia artificial -asegura el autor principal de la investigación, Takahito Oshiro-, pudimos distinguir entre las formas L y D de los aminoácidos con más de un 80% de precisión. Esta es la primera discriminación de quiralidad de aminoácidos al nivel de una sola molécula y constituye un avance fundamental en la detección química». En pocas palabras, se trata de una auténtica revolución. Pero los investigadores sabían que la tranquilidad de un laboratorio poco tiene que ver con el caos químico del Sistema Solar. Y que, lejos de ser ‘limpias’, las muestras que recoja una sonda contendrán mezclas complejas de múltiples materiales. De modo que para poner su invento a prueba, utilizaron muestras reales.Ensayos con polvo de estrellasLos científicos analizaron muestras de suelo del desierto de Atacama en Chile (uno de los rincones más secos del planeta y un excelente análogo de la superficie de Marte), y también polvo del meteorito Murchison, una famosa roca espacial cargada de compuestos primordiales que cayó en Australia en 1969.Y el resultado confirmó todas las expectativas. «Analizamos muestras naturales del meteorito Murchison en Australia y muestras de suelo del desierto de Atacama en Chile -explica el autor principal, Masateru Taniguchi-. Nuestro método fue comparable a los tradicionales, ya que ambos fueron capaces de capturar las características principales de la composición de aminoácidos».Todavía queda mucho. El experimento de Osaka se llevó a cabo en laboratorio y no significa que mañana mismo podamos colocar el dispositivo en una sonda rumbo a Encélado y recibir la confirmación de vida. Pero la dirección es la correcta. Durante décadas hemos buscado vida observando mundos enteros. Ahora empezamos a disponer de herramientas capaces de interrogar sus moléculas, una a una.En un futuro próximo, esta nueva y robusta tecnología podría integrarse en los instrumentos de las futuras misiones robóticas. Y quién sabe si no será uno de estos minúsculos hilos de oro el que, buceando bajo el hielo de la luna Europa o rasgando las heladas arenas de Marte, nos confirme al fin que no estamos solos en este enormne Universo.
Llevamos décadas intentándolo. Con telescopios terrestres y con naves espaciales enviadas por todo el Sistema Solar. Pero la vida no aparece. Hemos medido isótopos, buscado restos químicos, rastreado elementos esenciales en las atmósferas de mundos lejanos, peinado el espectro de ondas de radio y escudriñado … mundos y estrellas en busca de luces artificiales o de cualquier signo que delate la presencia de vida o, por qué no, de tecnología. Hemos hecho todo lo que hemos podido hasta ahora, pero aún no hemos encontrado nada… Aunque ahora eso podría cambiar.
Un nuevo estudio, llevado a cabo por investigadores de la Universidad de Osaka y recién publicado en ‘Nature Communications‘ acaba de proponer un método radicalmente distinto: no buscar necesariamente un organismo, ni grandes cantidades de un tipo de molécula concreta, sino ‘escuchar’ la diminuta señal eléctrica que produce una única molécula individual al atravesar un agujero de tamaño nanométrico. Y, además, utilizar inteligencia artificial para averiguar si esa molécula pertenece a la versión ‘izquierda’ o ‘derecha’ de un aminoácido.
El gran problema de la astrobiología no es solo encontrar indicios, sino estar absolutamente seguros de lo que estamos viendo. Cuando en 1976 las sondas Viking de la NASA rasparon el suelo de Marte buscando signos de metabolismo, los resultados fueron tan confusos que la ciencia, medio siglo después, aún sigue discutiendo sobre ellos. Necesitamos una prueba irrefutable. Y la respuesta podría estar oculta en la geometría elemental de los aminoácidos, los ladrillos básicos que construyen las proteínas.
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José Manuel Nieves
Todos los aminoácidos, las piezas con las que la vida terrestre construye las proteínas, comparten una misma fórmula química, pero en el espacio tridimensional se presentan en dos formas distintas que son el reflejo exacto la una de la otra. Es exactamente lo que ocurre con nuestras manos: la izquierda es la imagen especular de la derecha, ambas son iguales, pero es imposible superponerlas. A esta curiosa propiedad geométrica se la conoce en química como quiralidad.
En la naturaleza, los procesos no biológicos, como los que ocurren en el frío medio interestelar o los que reprodujo el famoso experimento de Miller-Urey en 1953 simulando la Tierra primitiva, producen ambas formas en proporciones idénticas. Es decir, generan un cincuenta por ciento de moléculas ‘zurdas’ (forma L) y un cincuenta por ciento de moléculas ‘diestras’ (forma D). Es como si una fábrica que produce guantes al azar acumulara la misma cantidad para cada mano a lo largo de millones de años.
Más que buscar organismos, el nuevo método busca una asimetría química que, en la Tierra, está íntimamente ligada a la vida
Sin embargo, la vida es asombrosamente selectiva y no le sirve cualquier cosa. Las criaturas de la Tierra, desde las bacterias que habitan en fosas abisales hasta el ser humano, utilizan casi en exclusiva los aminoácidos en su forma L. Lo cual significa que si al explorar un mundo lejano encontramos únicamente ‘guantes zurdos’, tenemos grandes posibilidades de estar ante una biofirma indiscutible.
Un puente de oro a escala nanométrica
El reto, por supuesto, consiste en cómo medir esa delicada proporción a millones de kilómetros de distancia. Aquí, en la Tierra, los métodos tradicionales requieren analizar grupos masivos de moléculas utilizando aparatosos reactivos químicos. Un proceso casi imposible de encajar en el ajustado peso de una sonda espacial.
Y aquí es donde los científicos de la Universidad de Osaka han dado un paso de gigante. Usando los últimos avances en nanotecnología, han ideado un sensor eléctrico ‘de bolsillo’ que prescinde por completo de los reactivos. El método se basa en hacer pasar las moléculas, una a una, a través de una brecha invisible (un nanohueco) situada entre dos microscópicos cables de oro. Al cruzar, la molécula genera una finísima corriente eléctrica de efecto túnel. Y como la forma de la onda eléctrica es distinta para los aminoácidos zurdos y los diestros, el dispositivo puede, literalmente, contar las moléculas individualmente a medida que pasan por el agujero.
El objetivo a largo plazo es convertir esta tecnología en un detector pequeño y resistente para futuras misiones planetarias
El problema es que esas diferencias son minúsculas. Demasiado pequeñas para confiar únicamente en una lectura sencilla. Pero aquí es donde entra la inteligencia artificial. El equipo de Takahito Oshiro y Masateru Taniguchi, en efecto, entrenó un sistema de aprendizaje automático para reconocer esos patrones. «Al combinar nuestra técnica de efecto túnel en nanobrechas con inteligencia artificial -asegura el autor principal de la investigación, Takahito Oshiro-, pudimos distinguir entre las formas L y D de los aminoácidos con más de un 80% de precisión. Esta es la primera discriminación de quiralidad de aminoácidos al nivel de una sola molécula y constituye un avance fundamental en la detección química».
En pocas palabras, se trata de una auténtica revolución. Pero los investigadores sabían que la tranquilidad de un laboratorio poco tiene que ver con el caos químico del Sistema Solar. Y que, lejos de ser ‘limpias’, las muestras que recoja una sonda contendrán mezclas complejas de múltiples materiales. De modo que para poner su invento a prueba, utilizaron muestras reales.
Ensayos con polvo de estrellas
Los científicos analizaron muestras de suelo del desierto de Atacama en Chile (uno de los rincones más secos del planeta y un excelente análogo de la superficie de Marte), y también polvo del meteorito Murchison, una famosa roca espacial cargada de compuestos primordiales que cayó en Australia en 1969.
Y el resultado confirmó todas las expectativas. «Analizamos muestras naturales del meteorito Murchison en Australia y muestras de suelo del desierto de Atacama en Chile -explica el autor principal, Masateru Taniguchi-. Nuestro método fue comparable a los tradicionales, ya que ambos fueron capaces de capturar las características principales de la composición de aminoácidos».
Todavía queda mucho. El experimento de Osaka se llevó a cabo en laboratorio y no significa que mañana mismo podamos colocar el dispositivo en una sonda rumbo a Encélado y recibir la confirmación de vida.
Pero la dirección es la correcta. Durante décadas hemos buscado vida observando mundos enteros. Ahora empezamos a disponer de herramientas capaces de interrogar sus moléculas, una a una.
En un futuro próximo, esta nueva y robusta tecnología podría integrarse en los instrumentos de las futuras misiones robóticas. Y quién sabe si no será uno de estos minúsculos hilos de oro el que, buceando bajo el hielo de la luna Europa o rasgando las heladas arenas de Marte, nos confirme al fin que no estamos solos en este enormne Universo.
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