Toen MIT-onderzoeker Christopher Carr op 9-jarige leeftijd een groen zandstrand op Hawaï bezocht hij had waarschijnlijk niet gedacht dat hij de kleine olivijnkristallen onder zijn voeten zou gebruiken om op een dag naar buitenaards leven te zoeken. Carr, nu de wetenschappelijke hoofdonderzoeker voor het instrument Search for Extraterrestrial Genomes (SETG) dat gezamenlijk wordt ontwikkeld door het Department of Earth, Atmospheric and Planetary Sciences (EAPS) aan het MIT en het Massachusetts General Hospital, werkt om de werelden van de biologie te trouwen, geologie, en planetaire wetenschap om te helpen begrijpen hoe het leven in het universum is geëvolueerd.

"Onze geschiedenis onthuld door de wetenschap is een werkelijk ongelooflijk verhaal, " zegt Carr. "Jij en ik maken deel uit van een ononderbroken keten van 4 miljard jaar evolutie. Ik wil meer weten over dat verhaal."

SETG werd aanvankelijk voorgesteld door professor genetica aan de Harvard Medical School Gary Ruvkun, en wordt sinds 2005 geleid door Maria Zuber, de E. A. Griswold hoogleraar Geofysica in EAPS en vice-president voor onderzoek aan het MIT.

Als de wetenschappelijke principeonderzoeker van SETG, Carr, samen met een groot team van wetenschappers en ingenieurs, heeft geholpen bij de ontwikkeling van instrumenten die straling kunnen weerstaan ​​en DNA kunnen detecteren, een type nucleïnezuur dat genetische informatie bevat in de meeste levende organismen, in ruimtevluchtomgevingen. Nutsvoorzieningen, Carr en zijn collega's werken aan het verfijnen van de instrumentatie om op de rode planeet te werken. Om dat te doen, het team moest het soort bodem simuleren waarvan gedacht werd dat het bewijs van leven op Mars zou behouden, en voor dat, ze hadden een geoloog nodig.

Engel Mojarro, een afgestudeerde student in EAPS, was klaar voor de taak. Mojarro bracht maanden door met het synthetiseren van Marsbodems die verschillende regio's op Mars vertegenwoordigden, zoals vastgesteld door Martian rover-gegevens.

"Blijkbaar kun je de meeste stenen en mineralen die op Mars worden gevonden online kopen, ' zegt Mojarro. Maar niet allemaal.

Een van de moeilijk te vinden componenten van de bodem was olivijn van het strand dat Carr als kind had bezocht:"Ik belde mijn ouders op en zei:'Hallo, kun je het olivijnzand in de kelder vinden en me daar wat van opsturen?'"

Na het maken van een verzameling van verschillende Mars-analoge bodems, Mojarro wilde weten of SETG kleine hoeveelheden DNA in die bodems kon extraheren en detecteren, zoals het zou doen bij een toekomstige Mars-missie. Hoewel er op aarde al veel technologieën bestaan ​​om DNA te detecteren en te sequensen, de instrumentatie verkleinen om op een rover te passen, transport vanaf de aarde overleven, en het uitvoeren van hifi-sequencing in een barre omgeving op Mars is een unieke uitdaging. "Dat is een hele reeks stappen, wat de sequencing-technologie op dit moment ook is, ' zegt Carr.

De SETG-instrumentatie is geëvolueerd en verbeterd sinds de ontwikkeling in 2005 begon, en, momenteel, het team werkt aan de integratie van een nieuwe methode, nanoporiënsequencing genoemd, in hun werk. "Bij nanopore-sequencing, DNA-strengen reizen door gaten van nanoformaat, en de volgorde van basen wordt gedetecteerd via veranderingen in een ionenstroom, ' zegt Mojarro.

Zelf, Mojarro's analoge Mars-bodems bevatten geen microben, dus om nanopore-sequencing van DNA in Mars-analoge bodems te testen en te ontwikkelen, Mojarro heeft bekende hoeveelheden sporen van de bacterie Bacillus subtilis aan de bodem toegevoegd. Zonder menselijke hulp op Mars, SETG-instrumentatie zou moeten kunnen verzamelen, zuiveren, en het mogelijk maken om de DNA-sequentie te bepalen, een proces waarvoor gewoonlijk ongeveer een microgram DNA op aarde nodig is, zegt Mojarro.

De resultaten van de groep met behulp van de nieuwe sequencing- en voorbereidingsmethode, die werden gemeld in Astrobiologie , verlegde de detectielimieten tot op de schaal van delen per miljard - wat betekent dat zelfs de kleinste sporen van leven door het instrument konden worden gedetecteerd en in volgorde gezet.

"Dit geldt niet alleen voor Mars ... deze resultaten hebben implicaties op andere gebieden, te, ", zegt Mojarro. Vergelijkbare methoden voor DNA-sequencing op aarde zijn gebruikt om ebola-uitbraken te helpen beheersen en volgen en in medisch onderzoek. En verder, verbeteringen aan SETG kunnen belangrijke implicaties hebben voor planetaire bescherming, dat gericht is op het voorkomen en minimaliseren van van de aarde afkomstige biologische besmetting van ruimteomgevingen.

Zelfs bij de nieuwe detectielimiet voor de SETG-instrumentatie, Mojarro was in staat om onderscheid te maken tussen menselijk DNA en het Bacillus-DNA. "Als we leven op andere planeten ontdekken, "Mojarro zegt, "we hebben een techniek nodig die liftende microben kan onderscheiden van het leven op aarde en het leven op Mars."

In hun publicatie, Mojarro en Carr suggereren dat deze ontwikkelingen enkele van de ontbrekende hiaten in het verhaal van het leven op aarde kunnen opvullen. "Als er leven is op Mars, er is een goede kans dat het met ons te maken heeft, "Car zegt, verwijzend naar eerdere studies die de planetaire uitwisseling van materialen beschrijven tijdens de periode van het late zware bombardement (4,1 tot 3,8 miljard jaar geleden).

Als SETG in de toekomst DNA op Mars detecteert en sequencet, Carr zegt dat de resultaten "ons idee van onze eigen oorsprong kunnen herschrijven".

Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), een populaire site met nieuws over MIT-onderzoek, innovatie en onderwijs.