Золотые нанопровода и ИИ научились различать «руки» аминокислот по одной молекуле

Что такое хиральность и почему она важна для поиска жизни

Аминокислоты, из которых построены белки, существуют в двух зеркальных формах: L («левой») и D («правой»). В неживой природе они обычно встречаются примерно в равной пропорции. Однако земные организмы используют для сборки белков почти исключительно L-аминокислоты. Поэтому заметный перекос в сторону одной формы считается одним из самых надёжных признаков жизни — биосигнатурой.

Как работает устройство

Исследователи из Университета Осаки построили сенсор на двух золотых нанопроводах с зазором шириной менее нанометра. К проводам прикладывают небольшое напряжение, и электроны туннелируют через зазор — это квантовый эффект. Когда молекула аминокислоты проходит через зазор, ток на мгновение меняется. По форме этих всплесков алгоритм машинного обучения определяет тип молекулы и её зеркальную форму.

Первое различение на уровне одной молекулы

«Это первое различение хиральности аминокислот на уровне одной молекулы», — приводит слова ведущего автора работы, биоинженера Такахито Осиро, источник. Сочетание туннельной методики с искусственным интеллектом позволило отличать L- и D-формы с точностью выше 80%. Результаты опубликованы в журнале Nature Communications.

Проверка на реальных образцах

Метод уже протестировали на метеорите и почве пустыни Атакама. Это важный шаг к созданию портативных инструментов для поиска признаков жизни на других планетах и в космических образцах.

Почему это важно

Традиционные методы анализа хиральности требуют сложного лабораторного оборудования и больших количеств вещества. Новый подход обещает анализ отдельных молекул, что критично для астробиологии, где образцы зачастую крайне малы.

Что дальше

Учёные планируют повышать точность и расширять набор определяемых молекул. В перспективе такие сенсоры могут стать частью автоматических станций для поиска жизни.