Biofinder: una nuova strada per il rilevamento della vita extraterrestre

Le immagini rilevano il materiale biologico tramite il Biofinder
(a) Immagine a luce bianca di un fossile di pesce della formazione del Green River, Knightia sp., da una distanza di 50 cm utilizzando il Biofinder senza eccitazione laser. (b) Immagine in fluorescenza del fossile di pesce ottenuta dal Biofinder utilizzando un’unica eccitazione a impulso laser, un tempo di rilevamento di 1 µs e un guadagno del 3,6% sul rivelatore CMOS. (c) Immagine ravvicinata a luce bianca della sezione trasversale del fossile di pesce utilizzando un obiettivo 10× con una distanza di lavoro di 54 mm che mostra i resti del pesce e la matrice rocciosa. (d) Immagine a fluorescenza con un’eccitazione a impulso laser singolo che mostra una forte bio-fluorescenza dai resti di pesce. Credit: NATURE

Uno nuovo strumento scientifico innovativo, il Compact Color Biofinder, sviluppato da un team di ricercatori dell’Università delle Hawaii a Mānoa, può cambiare le regole della ricerca di segni di vita extraterrestre. Il lavoro pubblicato su Nature (rif.), mostra una nuova interessante metodica di rilevamento dei segnali biologici.

La maggior parte dei materiali biologici, aminoacidi, proteine ​​e lipidi, emettono forti segnali di fluorescenza organica che possono essere rilevati da telecamere di scansione specializzate. Il team di ricerca, ha riferito che il Biofinder è così sensibile da poter rilevare con precisione il bioresiduo anche nei fossili. La sua sensibilità è tale da rilevarli nei fossili di pesci della formazione del Green River, risalenti a 34-56 milioni di anni. “Il Biofinder è il primo sistema del suo genere”, ha affermato Anupam Misra, principale sviluppatore e ricercatore presso l’Hawai’i Institute of Geophysics and Planetology presso la UH Mānoa School of Ocean and Earth Science and Technology (SOEST). 

Le novita di Biofinder

“Al momento, non esistono altre apparecchiature in grado di rilevare quantità minime di bioresiduo su una roccia. Un punto di forza del Biofinder è che funziona da una distanza di diversi metri, registra video e può scansionare rapidamente una vasta area” ha precisato Misra. Sebbene sia stato sviluppato per la prima volta nel 2012, i progressi supportati dal programma PICASSO della NASA, sono culminati nell’ultima versione a colori del Biofinder compatto. Trovare prove di residui biologici in un vasto paesaggio planetario è una sfida enorme. Per tale ragione, il team ha testato le capacità di rilevamento del Biofinder, sugli antichi fossili di pesce del Green River. I risultati ottenuti dal nuovo detector, sono stati poi confermati tramite analisi di spettroscopia di laboratorio, microscopia elettronica a scansione e microscopia per imaging a fluorescenza.

Conferma di sostanze organiche in fossili di pesce mediante spettroscopia Raman e ATR-FTIR. (a) Spettri Raman dei resti fossili di pesce che mostrano bande Raman nel 2800–3100 cm−1 che indicano la presenza di legami C–H intatti in un fossile che ha milioni di anni. I picchi Raman nella regione 1100–1750 cm-1 hanno caratteristiche spettrali tipiche, che indicano la presenza di materiale biologico. (b) Spettri ATR-FTIR di fossili di pesce che confermano la presenza di sostanze organiche nella stessa regione spettrale degli spettri Raman.
Conferma di sostanze organiche in fossili di pesce mediante spettroscopia Raman e ATR-FTIR. (a) Spettri Raman dei resti fossili di pesce che mostrano bande Raman nel 2800–3100 cm−1 che indicano la presenza di legami C–H intatti in un fossile che ha milioni di anni. I picchi Raman nella regione 1100–1750 cm-1 hanno caratteristiche spettrali tipiche, che indicano la presenza di materiale biologico. (b) Spettri ATR-FTIR di fossili di pesce che confermano la presenza di sostanze organiche nella stessa regione spettrale degli spettri Raman. Credit: NATURE

“Ci sono alcune incognite sulla rapidità con cui i bioresidui vengono sostituiti dai minerali nel processo di fossilizzazione”, ha affermato Misra. “Ma i nostri risultati confermano che i residui biologici possono sopravvivere milioni di anni. L’utilizzo dell’imaging a biofluorescenza rileva efficacemente queste tracce in tempo reale”. La ricerca della vita, esistente o estinta, sui pianeti è uno dei principali obiettivi delle missioni di esplorazione planetaria condotte dalla agenzie spaziali internazionali.

Applicazioni future

Se il Biofinder fosse montato sui i rover su Marte o su un altro pianeta, saremmo in grado di scansionare rapidamente vaste aree per rilevare prove di vita passata. Anche se l’organismo era piccolo, non facile da vedere con i nostri occhi e morto da molti milioni di anni”, ha detto Misra. “Prevediamo che l’imaging a fluorescenza sarà fondamentale nelle future missioni della NASA per rilevare la sostanza organica e l’esistenza della vita su altri corpi planetari” ha aggiunto.

La biologa del team e coautrice dello studio Sonia J. Rowley ha aggiunto che “Le capacità del Biofinder sarebbero fondamentali per il programma Planetary Protection della NASA, per il rilevamento accurato e non invasivo di contaminanti come microbi o rischi biologici extraterrestri da o verso il pianeta Terra”. Misra e colleghi stanno proponendo alle agenzie spaziali internazionali, l’opportunità di inviare il Biofinder, in una futura missione. Il rilevamento di tali biomarcatori costituirebbe una prova rivoluzionaria per la vita al di fuori del pianeta Terra.

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