Signs Of Life Detector ( SOLID ) es un instrumento analítico en desarrollo para detectar vida extraterrestre en forma de biofirmas orgánicas obtenidas a partir de una perforación de núcleo durante la exploración planetaria.
El instrumento se basa en inmunoensayos fluorescentes y está siendo desarrollado por el Centro de Astrobiología (CAB) en colaboración con el Instituto de Astrobiología de la NASA . SOLID se encuentra actualmente en fase de pruebas para su uso en misiones espaciales de astrobiología que busquen biomoléculas comunes que puedan indicar la presencia de vida extraterrestre, pasada o presente. El sistema fue validado en pruebas de campo y los ingenieros están buscando formas de refinar el método y miniaturizar aún más el instrumento.
La investigación astrobiológica moderna ha enfatizado la búsqueda de agua en Marte , biofirmas químicas en el permafrost , el suelo y las rocas en la superficie del planeta e incluso gases biomarcadores en la atmósfera que pueden delatar la presencia de vida pasada o presente. [2] [3] La detección de moléculas orgánicas preservadas de origen biológico inequívoco es fundamental para la confirmación de vida presente o pasada, [4] pero los experimentos biológicos del módulo de aterrizaje Viking de 1976 no lograron detectar compuestos orgánicos en Marte, y se sospecha que fue debido a los efectos combinados del calor aplicado durante el análisis y la presencia inesperada de oxidantes como los percloratos en el suelo marciano. [5] [6] El reciente descubrimiento de hielo terrestre cerca de la superficie en Marte respalda los argumentos a favor de la preservación a largo plazo de biomoléculas en Marte. [7]
SOLID demostró que los anticuerpos no se ven afectados por la acidez, el calor y los oxidantes como los percloratos, y ha surgido como una opción viable para una misión de astrobiología que busque directamente biofirmas. [1]
Durante un tiempo, se planeó que el rover Rosalind Franklin de ExoMars llevara un instrumento similar llamado Life Marker Chip. [8] [9]
SOLID fue diseñado para la detección e identificación automática in situ de sustancias a partir de muestras líquidas y trituradas en las condiciones del espacio exterior. [1] [10] El sistema utiliza cientos de anticuerpos cuidadosamente seleccionados para detectar lípidos, proteínas , polisacáridos y ácidos nucleicos . Estos son polímeros biológicos complejos que solo podrían ser sintetizados por formas de vida y, por lo tanto, son fuertes indicadores ( biofirmas ) de vida pasada o presente.
SOLID consta de dos unidades funcionales separadas: una Unidad de Preparación de Muestras (SPU) para extracciones por ultrasonicación , y una Unidad de Análisis de Muestras (SAU), para inmunoensayos fluorescentes . [10] Los microarrays de anticuerpos están separados en cientos de pequeños compartimentos dentro de un biochip de solo unos pocos centímetros cuadrados de tamaño. [1]
El instrumento SOLID puede realizar inmunoensayos tanto "sándwich" como competitivos utilizando cientos de anticuerpos bien caracterizados y altamente específicos. [4] La técnica llamada "inmunoensayo sándwich" es un inmunoensayo no competitivo en el que el analito (compuesto de interés en la muestra desconocida) es capturado por un anticuerpo inmovilizado, luego un anticuerpo marcado se une al analito para revelar su presencia. [1] En otras palabras, el "sándwich" cuantifica antígenos (es decir, biomoléculas ) entre dos capas de anticuerpos (es decir, anticuerpo de captura y detección). Para la técnica de ensayo competitivo , el analito no marcado desplaza al analito marcado unido, que luego se detecta o mide.
Se configura un sistema óptico de manera que un rayo láser excita la etiqueta fluorocromática y un detector CCD captura una imagen del microarray que se puede medir. [11]
El instrumento es capaz de detectar una amplia gama de compuestos de tamaño molecular, desde el tamaño de aminoácidos , péptidos , proteínas , hasta células enteras y esporas , con sensibilidades de 1-2 ppb (ng/mL) para biomoléculas y 104 a 103 esporas por mililitro. [1] [10] Algunos compartimentos en la micromatriz están reservados para muestras de naturaleza y concentraciones conocidas, que se utilizan como controles para referencia y comparación. El concepto del instrumento SOLID evita los tratamientos de alta temperatura de otras técnicas que pueden destruir la materia orgánica en presencia de oxidantes marcianos como los percloratos . [1]
Un prototipo de campo de SOLID se probó por primera vez en 2005 en una expedición simulada de perforación en Marte llamada MARTE (Mars Analog Rio Tinto Experiment) [10] [11] [12] donde los investigadores probaron un taladro de 10 m (33 pies) de profundidad, sistemas de manejo de muestras e inmunoensayos relevantes para la búsqueda de vida en el subsuelo marciano. MARTE fue financiado por el programa Astrobiology Science and Technology for Exploring Planets (ASTEP) de la NASA. [7] Usando los núcleos de muestra, SOLID detectó exitosamente varios polímeros biológicos en ambientes extremos en diferentes partes del mundo, incluyendo una mina profunda sudafricana, los Valles Secos McMurdo de la Antártida , Yellowstone , Islandia , el Desierto de Atacama en Chile, y en el agua ácida de Rio Tinto . [10] [13]
Los extractos obtenidos de sitios análogos de Marte en la Tierra se añadieron a varias concentraciones de perclorato a -20 °C durante 45 días y luego las muestras se analizaron con SOLID. [1] Los resultados no mostraron interferencias de la acidez o de la presencia de 50 mM de perclorato , que es 20 veces mayor que la encontrada en el sitio de aterrizaje del Phoenix . [1] SOLID demostró que los anticuerpos elegidos no se ven afectados por la acidez, el calor y los oxidantes como los percloratos, y ha surgido como una opción viable para una misión de astrobiología que busque directamente biofirmas. [1]
En 2018, se llevó a cabo otra prueba de campo en el desierto de Atacama con un rover llamado ARADS (Atacama Rover Astrobiology Drilling Studies) que transportaba un taladro de núcleo, el instrumento SOLID y otro sistema de detección de vida llamado Microfluidic Life Analyzer (MILA). [14] MILA procesa volúmenes minúsculos de muestras de fluidos para aislar aminoácidos , que son los componentes básicos de las proteínas . El rover probó diferentes estrategias para buscar evidencia potencial de vida en el suelo y estableció que la exploración, la perforación y la detección de vida pueden realizarse en conjunto. [14]
Estas pruebas validaron el sistema para la exploración planetaria. [13] Algunas mejoras que se abordarán en el futuro son la miniaturización de los instrumentos, los protocolos de extracción y la estabilidad de los anticuerpos en condiciones del espacio exterior. [4] [11] SOLID sería una de las cargas útiles del propuesto rompehielos Life to Mars, [15] [16] [17] o un módulo de aterrizaje a Europa . [18]
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