Señales de detector de vida

El Detector de Signos de Vida ( SOLID ) es un instrumento analítico en desarrollo para detectar vida extraterrestre en forma de biofirmas orgánicas obtenidas mediante una perforación durante la exploración planetaria.

El instrumento se basa en inmunoensayos fluorescentes y está siendo desarrollado por el Centro Español 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 buscan 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 estudiando cómo perfeccionar 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 revelar 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 subterráneo 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 se ha convertido en 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 en 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 indicadores importantes —biofirmas— de vida pasada o presente.

SOLID consta de dos unidades funcionales separadas: una Unidad de Preparación de Muestras (SPU) para extracciones por ultrasonidos 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 tan solo unos centímetros cuadrados. ^{[ 1 ]}

El instrumento SOLID es capaz de realizar tanto inmunoensayos tipo sándwich como inmunoensayos competitivos utilizando cientos de anticuerpos bien caracterizados y altamente específicos. ^{[ 4 ]} La técnica denominada "inmunoensayo tipo sándwich" es un inmunoensayo no competitivo en el que el analito (compuesto de interés en la muestra desconocida) es capturado por un anticuerpo inmovilizado, y 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 anticuerpo de detección). Para la técnica de ensayo competitivo , el analito no marcado desplaza al analito marcado unido, que luego es detectado o medido.

Se configura un sistema óptico de manera que un haz láser excite la etiqueta de fluorocromo y un detector CCD capture una imagen del microarreglo que pueda medirse. ^{[ 11 ]}

El instrumento es capaz de detectar una amplia gama de compuestos de tamaño molecular, desde aminoácidos , péptidos y proteínas , hasta células enteras y esporas , con sensibilidades de 1 a 2 ppb (ng/mL) para biomoléculas y de 10⁴ a 10³ esporas por mililitro. ^{[ 1 ] [ 10 ]} Algunos compartimentos en el microarreglo 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 a 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 manipulación de muestras e inmunoensayos relevantes para la búsqueda de vida en el subsuelo marciano. MARTE fue financiado por el programa de Astrobiología, Ciencia y Tecnología para la Exploración de Planetas (ASTEP) de la NASA. ^{[ 7 ]} Utilizando los núcleos de muestra, SOLID detectó con éxito varios polímeros biológicos en entornos extremos en diferentes partes del mundo, incluyendo una mina profunda de Sudáfrica, los Valles Secos de McMurdo en la Antártida , Yellowstone , Islandia , el desierto de Atacama en Chile y en el agua ácida de Río Tinto . ^{[ 10 ] [ 13 ]}  

Se añadieron extractos obtenidos de sitios análogos a Marte en la Tierra a diversas concentraciones de perclorato  a −20 °C durante 45 días y luego se analizaron las muestras con SOLID. ^{[ 1 ]} Los resultados no mostraron interferencia de la acidez ni de la presencia de 50 mM de perclorato, que es 20 veces mayor que la encontrada en el sitio de aterrizaje de Phoenix . ^{[ 1 ]} SOLID demostró que los anticuerpos seleccionados no se ven afectados por la acidez, el calor ni los oxidantes como los percloratos, y se ha convertido en 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 posibles evidencias de vida en el suelo y estableció que la exploración, la perforación y la detección de vida pueden realizarse de forma conjunta. ^{[ 14 ]}