Naarmate NASA dichter bij de lancering van nieuwe missies naar de buitenste manen van het zonnestelsel komt, op zoek naar leven, wetenschappers hernieuwen hun focus op het ontwikkelen van een reeks universele kenmerken van het leven die kunnen worden gemeten.

Er is veel discussie over wat als een duidelijk teken van leven kan worden beschouwd, gedeeltelijk, omdat er zoveel definities zijn die het levende van het levenloze scheiden. NASA's toekomstige missies naar veelbelovende plekken op Europa, Enceladus en Titan hebben hun individuele benaderingen om leven te detecteren, maar een gerespecteerde stem in het veld zegt dat er een betere manier is die veel minder vatbaar is voor valse positieven.

De bekende scheikundige en astrobioloog Steven Benner zegt dat de signatuur van het leven niet noodzakelijkerwijs gevonden wordt in de aanwezigheid van bepaalde elementen en verbindingen, noch in zijn effecten op de omgeving, en is zeker niet iets dat met het blote oog (of zelfs een geavanceerde camera) zichtbaar is.

Liever, het leven kan worden gezien als een structuur, een moleculaire ruggengraat die Benner en zijn groep, Stichting Toegepaste Moleculaire Evolutie (FFAME), hebben geïdentificeerd als de gemeenschappelijke erfenis van alle levende wezens. De centrale functie ervan is het mogelijk maken van wat wetenschappers over de oorsprong van het leven over het algemeen zien als een essentiële dynamiek in het begin van het leven en de toegenomen complexiteit en verspreiding ervan:Darwin-evolutie via overdracht van informatie, mutatie en de overdracht van die mutaties.

"Wat we zoeken is een universele moleculaire bio-signatuur, en het bestaat in water, ' zegt Benner.

"Je wilt een genetisch molecuul dat fysieke omstandigheden kan veranderen zonder fysieke eigenschappen te veranderen, zoals DNA en RNA dat kunnen."

Op zoek naar DNA of RNA op een ijzige maan, of ergens anders zou leven als het onze veronderstellen - en leven dat al behoorlijk wat geëvolueerd is. Een meer algemene benadering is het vinden van een lineair polymeer (een groot molecuul, of macromolecuul, samengesteld uit vele herhaalde subeenheden, waarvan DNA en RNA typen zijn) met een elektrische lading. Dat, hij zei, is een structuur die universeel is voor het leven, en het kan worden gedetecteerd.

Zoals beschreven in een recent artikel dat de groep van Benner in het tijdschrift publiceerde Astrobiologie :"de enige moleculaire systemen die darwinistische informatie kunnen ondersteunen, zijn lineaire polymeren met een zich herhalende ruggengraatlading. Deze worden 'polyelektrolyten' genoemd. Deze gegevens suggereren dat polyelektrolyten de genetische moleculen zullen zijn in al het leven, ongeacht zijn oorsprong en ongeacht de richting of het tempo van zijn natuurlijke geschiedenis, zolang het in het water leeft."

Door jaren van experimenteren, Benner en anderen hebben ontdekt dat elektrische ladingen in deze cruciale polymeren, of "ruggengraat, " van het leven moeten herhalen. Als ze een mengsel zijn van positieve en negatieve ladingen, dan gaat het vermogen om veranderende informatie door te geven zonder dat de structuur zelf verandert verloren.

En als een resultaat, Benner zegt, het detecteren van deze geladen, lineaire en herhalende grote moleculen is potentieel heel goed mogelijk op Europa of Enceladus of waar water wordt gevonden. Het enige wat je hoeft te doen is die geladen en zich herhalende moleculaire structuren bloot te stellen aan een instrument met de tegenovergestelde lading en de reactie te meten.

James Groen, directeur van de afdeling Planetaire Wetenschappen van NASA, ziet waarden in deze benadering.

"Benners onderzoek naar polyelektrolyten fascineert me omdat het onze wetenschappers een ander kritisch discussiepunt biedt over het vinden van leven met een klein aantal experimenten, " hij zegt.

"Het vinden van het leven is een zeer hoge lat om over te steken; het moet metaboliseren, reproduceren, en evolueren - en dat alles kan ik geen experiment ontwikkelen om te meten op een andere planeet of maan. Als het niet voor de camera praat of beweegt, blijven we zitten met het ontwikkelen van een zeer uitdagende set instrumenten die alleen attributen kunnen meten. Dus polyelektrolyten zijn er nog een om te overwegen."

Benner heeft zijn universele moleculaire bio-handtekening beschreven aan leiders van de groepen die strijden om New Frontiers-missies, die de kloof opvullen tussen kleinere ontdekkingsmissies en grote planetaire vlaggenschipmissies.

Het heeft even geduurd, maar dankzij zijn inspanningen gedurende meerdere jaren, hij merkt op dat de belangstelling lijkt te groeien in het opnemen van zijn bevindingen. Vooral, Chris McKay, een vooraanstaand astrobioloog bij NASA's Ames Research Center en lid van een van de New Frontiers Enceladus-voorstelteams, zegt dat hij denkt dat het idee van Benner verdienste is.

"Het echt interessante aspect van deze suggestie is dat er nu nieuwe technologieën beschikbaar zijn voor het sequencen van DNA dat kan worden gegeneraliseerd om elk lineair molecuul te lezen, ' schrijft McKay in een e-mail.

Met andere woorden, ze kunnen alle polyelektrolyten detecteren.

Andere teams zijn ervan overtuigd dat hun eigen instrumenten voor het detecteren van levens het werk kunnen doen. Morgan Kabel, plaatsvervangend projectwetenschapper van het Enceladus Life Finder-voorstel, ze zegt dat haar team veel vertrouwen heeft in de vierledige aanpak. Het pakket bevat instrumenten zoals massaspectrometers die grote moleculen kunnen detecteren die verband houden met het leven; metingen van energiegradiënten waarmee het leven kan worden gevoed; detectie van isotopensignaturen geassocieerd met leven; en identificatie van lange koolstofketens die dienen als membranen om de componenten van een cel te huisvesten.

"Niet één maar alle vier de indicatoren moeten op leven wijzen om een ​​mogelijke detectie te maken, ' zegt Kabel.

NASA is eind dit jaar bezig met het ziften van 12 voorstellen, dus, Benners ideeën zouden ook later in het proces een rol kunnen spelen.

NASA's doel is om zijn volgende New Frontiers-missie over ongeveer twee jaar te selecteren, met lancering in het midden van de jaren 2020.

De lancering van de Europa Clipper-orbitermissie is voorlopig gepland in 2022, maar zijn begeleidende lander is tijdelijk geschrobd door de regering-Trump.

Niettemin, NASA deed vorige maand een oproep voor instrumenten die ooit het ijs van Europa zouden kunnen bemonsteren. Benner hoopt nogmaals dat zijn theorie van polyelektrolyten als de sleutel tot het identificeren van leven in water of ijs zal worden overwogen en omarmd.

Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan NASA's Astrobiology Magazine. Verken de aarde en daarbuiten op www.astrobio.net.