С момента запуска первых исследовательских миссий, человечество не перестает задаваться вопросом: одиноки ли мы во Вселенной? Особое внимание в этих поисках уделяется Марсу, но прошлые попытки, такие как эксперименты аппаратов «Викинг» в 1970-х годах, не дали однозначного ответа на вопрос о наличии там жизни. Теперь, благодаря стремительному развитию технологий, появился многообещающий подход, основанный на наблюдении за движением микробов.
Ученые, занимающиеся поиском внеземной жизни, или астробиологи, обратили внимание на моторику, способность микроорганизмов перемещаться в жидкой среде, как потенциальный биосигнатур. В 1960-х годах эта идея уже высказывалась, но только сейчас, с появлением мощных микрокомпьютеров и алгоритмов машинного обучения, стало возможным ее практическое применение. Эти технологии позволяют автоматизировать процесс микроскопического наблюдения непосредственно на Марсе или ледяных спутниках других планет.
Инженер Макс Рикелес и его команда разрабатывают метод отслеживания движения микробов в жидкой воде. Алгоритмы машинного обучения способны с точностью более 99% отличить целенаправленное перемещение живых организмов от случайного броуновского движения, вызванного столкновениями частиц. Эксперименты с бактериями E. coli показали, что под воздействием марсианских условий, особенно при высокой концентрации соли, их движение изменяется. В частности, увеличение активности наблюдалось при определенных концентрациях хлората и перхлората натрия – токсичных для клеток веществ. Ученые интерпретируют это как попытку микроорганизмов избежать стрессовых условий.
Для стимулирования движения микроорганизмов исследователи используют различные воздействия, такие как свет, электрические и магнитные поля, а также определенные химические вещества. В качестве «приманки» был использован аминокислота L-серин. Три тестируемых организма – бактерии Bacillus subtilis, Pseudoalteromonas haloplanktis и архея Haloferax volcanii – продемонстрировали явное перемещение в направлении этого вещества.
Для успешной реализации миссии по поиску жизни на Марсе важно найти места с доступной жидкой водой. Решения, которые предлагают ученые, включают доставку воды на поверхность планеты, для взаимодействия с марсианским грунтом и последующего наблюдения. Наиболее перспективными местами являются области с рассолами, способными существовать при низких температурах, а также соляные породы, богатые хлоридом натрия, которые могут поглощать влагу из атмосферы. Особый интерес представляют Южные высокогорья Марса, низменные участки, такие как Valles Marineris, и пещеры.
Однако метод идентификации микроорганизмов по их движению не лишен ограничений. Он менее эффективен при различении различных типов микробов (точность около 82%), хотя некоторые из них идентифицируются легче, чем другие. Например, патогены, как правило, перемещаются очень быстро и активно размножаются при определенных температурах, что облегчает их выявление.
Технология, разрабатываемая для поиска внеземной жизни, имеет огромное значение и для Земли. Ученые создают инструменты, способные отслеживать движение патогенных микроорганизмов в воде, таких как холерные вибрионы, сальмонелла и легионелла. Эти микроорганизмы ежегодно уносят жизни миллионов людей, особенно в развивающихся странах. В будущем, возможно, удастся применять эту методику и для обнаружения патогенов в других жидкостях, например, в крови.
Таким образом, поиск жизни за пределами Земли не только расширяет наше понимание Вселенной, но и предоставляет ценные инструменты для решения глобальных проблем на нашей собственной планете.
Изображение носит иллюстративный характер
Ученые, занимающиеся поиском внеземной жизни, или астробиологи, обратили внимание на моторику, способность микроорганизмов перемещаться в жидкой среде, как потенциальный биосигнатур. В 1960-х годах эта идея уже высказывалась, но только сейчас, с появлением мощных микрокомпьютеров и алгоритмов машинного обучения, стало возможным ее практическое применение. Эти технологии позволяют автоматизировать процесс микроскопического наблюдения непосредственно на Марсе или ледяных спутниках других планет.
Инженер Макс Рикелес и его команда разрабатывают метод отслеживания движения микробов в жидкой воде. Алгоритмы машинного обучения способны с точностью более 99% отличить целенаправленное перемещение живых организмов от случайного броуновского движения, вызванного столкновениями частиц. Эксперименты с бактериями E. coli показали, что под воздействием марсианских условий, особенно при высокой концентрации соли, их движение изменяется. В частности, увеличение активности наблюдалось при определенных концентрациях хлората и перхлората натрия – токсичных для клеток веществ. Ученые интерпретируют это как попытку микроорганизмов избежать стрессовых условий.
Для стимулирования движения микроорганизмов исследователи используют различные воздействия, такие как свет, электрические и магнитные поля, а также определенные химические вещества. В качестве «приманки» был использован аминокислота L-серин. Три тестируемых организма – бактерии Bacillus subtilis, Pseudoalteromonas haloplanktis и архея Haloferax volcanii – продемонстрировали явное перемещение в направлении этого вещества.
Для успешной реализации миссии по поиску жизни на Марсе важно найти места с доступной жидкой водой. Решения, которые предлагают ученые, включают доставку воды на поверхность планеты, для взаимодействия с марсианским грунтом и последующего наблюдения. Наиболее перспективными местами являются области с рассолами, способными существовать при низких температурах, а также соляные породы, богатые хлоридом натрия, которые могут поглощать влагу из атмосферы. Особый интерес представляют Южные высокогорья Марса, низменные участки, такие как Valles Marineris, и пещеры.
Однако метод идентификации микроорганизмов по их движению не лишен ограничений. Он менее эффективен при различении различных типов микробов (точность около 82%), хотя некоторые из них идентифицируются легче, чем другие. Например, патогены, как правило, перемещаются очень быстро и активно размножаются при определенных температурах, что облегчает их выявление.
Технология, разрабатываемая для поиска внеземной жизни, имеет огромное значение и для Земли. Ученые создают инструменты, способные отслеживать движение патогенных микроорганизмов в воде, таких как холерные вибрионы, сальмонелла и легионелла. Эти микроорганизмы ежегодно уносят жизни миллионов людей, особенно в развивающихся странах. В будущем, возможно, удастся применять эту методику и для обнаружения патогенов в других жидкостях, например, в крови.
Таким образом, поиск жизни за пределами Земли не только расширяет наше понимание Вселенной, но и предоставляет ценные инструменты для решения глобальных проблем на нашей собственной планете.
