外星人生活可能不像地球生活:科学家发现可能有助于识别外星生命的分子模式

探测外星生命

科学家们正处于能够检测到ET生活的边缘,这是几十年前难以困扰的。新技术表明,使用机器学习可能有巧妙的分析技巧。信用:美国宇航局

即将到来的太阳系探索任务将寻找地外生命,但地外生命可能与地球生命不同;一种新的质谱分析技术可能会让基于过程的方法找到外星生命的组成。

科学家已经开始在真正的太阳系中寻找外星生命,但这种生活可能与地球生命巧妙或深刻不同,以及基于检测特定分子作为生物是生物的方法可能不会适用于不同的进化历史。由地球生命科学研究所(ELSI)的研究人员在东京工业大学研究所(ELSI)领导的一项新的研究开发了一种机器学习技术,可以使用质谱法评估复杂的有机混合物以可靠地分类他们作为生物或外语。

第1季,第29章(“操作:消灭!”)星际迷航,在1966年播出的人,人类vulcan混合特征Spock取得了观察者“我们所知道或理解它就不是生活。然而,它显然是活着的;它存在。“现在这个现在55岁的流行文化模因仍然是一个点:如果我们从根本上不知道生活是什么,我们怎样才能发现生活,如果这种生活与我们所知道的生活真的不同?

细菌复杂的化学物质

细菌和其他生物由复杂的化学品组成。由于外星生活可能与地球生命根本不同,未来的空间探针可能难以讲解复杂的化学混合物是否来自生物或非生物过程。信用:约瑟夫瑞斯奇

“我们是孤独的吗?”“as living beings in the Universe has fascinated humanity for centuries, and humankind has been looking for ET life in the Solar System since美国国家航空航天局维京2任务火星1976年。目前有许多道路科学家正在寻求生活。其中包括听从深空中的高级文明的无线电信号,寻找其他恒星的行星大气成分的微妙差异,并直接试图在土壤和冰上测量它,他们可以在我们自己的太阳系中使用航天器收集。最后一个类别允许他们直接带来最先进的化学分析仪器,以忍受ET样品,也许甚至会将一些样品带回地球,在那里可以仔细仔细审查它们。

美国宇航局等令人兴奋的任务毅力探测器今年将在火星上寻找生命;美国宇航局的欧罗巴快船,发射于2024年,将尝试对喷出的冰进行取样木星月亮欧罗巴及其蜻蜓任务将尝试降落一架“八旋翼机”土星在2027年开始的月亮泰坦。这些任务都将尝试回答我们是否孤单的问题。

分类复杂有机混合物

Elsi科学家及其同事已经开发出新的质谱和机器学习技术,以帮助将复杂的有机混合物分类为源自生活或非生活过程的源于极大的准确性。信用:Guttenberg等。

质谱(MS)是科学家们在宇宙飞船上寻找外星生命时将依赖的一项主要技术。质谱的优点是它可以同时测量样品中存在的大量化合物,从而为样品的组成提供一种“指纹”。然而,解释这些指纹可能是棘手的。

据科学家所知,地球上的所有生命都是基于同样的高度协调的分子原理,这让科学家相信,所有地球上的生命都来自一个共同的古代地球祖先。然而,在模拟科学家认为可能有助于地球上生命起源的原始过程时,经常检测到许多类似但略有不同的陆地生命使用的特定分子版本。此外,自然发生的化学过程也能够产生许多生物分子的基石。以来我们还没有知道外星生命的样本,这使得科学家提供一个概念性的悖论:地球生命做了一些任意的选择在进化初期有锁,因此生活可以构造否则,或者我们应该认为所有生命处处约束是完全相同的方式在地球上吗?我们怎么能知道对一种特定分子类型的检测是指示它是否由外星生命产生的呢?

它有很长的陷入困境的科学家,我们认为生活的偏见应该可检测到,这主要是基于地球生命的目前如何,可能导致我们的检测方法失败。维京2实际上在1976年从火星发回了奇怪的结果。它进行的一些测试给出的信号被认为是生命存在的阳性信号,但MS测量没有提供我们所知道的生命存在的证据。NASA最新的MS数据火星好奇心流动站建议那里有机化合物,但它们仍然不能提供生命存在的证据。一个相关的问题一直困扰着试图发现地球上生命存在最早证据的科学家:我们如何知道在古代陆地样本中检测到的信号是来自这些样本中保存的原始生物,还是来自目前遍布地球的生物的污染?

在日本东京技术研究所的地球生命科学研究所和美国国有高磁场实验室(国家磁铁)使用组合的实验和机器学习计算方法决定解决这个问题。美国国家科学基金会通过NSF / DMR-1644779和佛罗里达州提供支持国家磁泥,为研究提供尖端技术。使用超高分辨率MS(一种称为傅里叶变换离子回旋谐振质谱(或FT-ICR MS)的技术,它们测量了各种复杂的有机混合物的质谱,包括衍生自实验室中制造的灭绝样品的质谱(它们相当肯定的不是生活),在陨石中发现的有机混合物(这是〜4.5亿岁的药物产生的有机化合物样品,似乎从未成为生活),实验室种植的微生物(适合所有​​的生活的现代标准,包括Elsi Co-Author Tomohiro Mochizuki和未加工的石油(或原料天然原油,我们泵出地面和过程中的汽油,衍生自生物体,包括新的微生物生物很久以前在地球上生活,提供了如何如何在地质时间改变“指纹”如何改变的“指纹”。这些样品各自包含成千上万的离散分子化合物,其提供了一组可以比较和分类的大组MS光谱。

与使用准确性MS测量以唯一地识别每个峰值在复杂的有机混合物中用特定分子识别每个峰,研究人员汇总了它们的数据并查看了广泛的统计和信号分布。复杂的有机混合物,例如衍生自生物,石油和灭绝样品的有机混合物在以这种方式观察时存在非常不同的“指纹”。对于人类检测比存在或不存在单独分子类型的存在更难以检测这些模式。

研究人员将其原始数据充满到计算机机学习算法,令人惊讶地发现该算法能够准确地将样品分类为生活或非生活的精度约为95%。重要的是,在大大简化原始数据之后,它们所做的是,使得较低精度仪器,基于空间的仪器往往是低功率,可以获得足够分辨率的数据,以实现团队获得的生物分类准确性。

这种分类准确性的潜在原因是可以持续探索的,但该团队表明它是因为这种方式是生物过程,其改变不同于侵扰过程的有机化合物,涉及使生命能够传播自身的过程。生活流程必须制作自己的副本,而绝管过程没有内部过程控制这一点。

“这项工作开辟了许多令人兴奋的途径,用于使用超高分辨率质谱进行天然气学应用,”美国国家默克拉布共同作者欢欢。

领导作者Nicholas Guttenberg增加了“虽然难以在复杂的化学混合物中表征每个峰值,但是组件的广泛分布可以包含对该混合物来源的过程提供信息和关系的模式和关系。如果我们要了解复杂的益生菌化学,我们需要在这些广泛的模式方面思考 - 他们如何实现,它们意味着yabovip2021什么,以及如何改变 - 而不是存在或不存在单个分子。本文是对该水平的可行性和表征的可行性和方法的初步调查,并且表明甚至丢弃了高精度的质量测量,峰值分布中存在重要信息,可用于通过产生它们的过程类型来识别样本。“

联合作者的Elsi Jim Cleaves补充说:“这种关系分析可能为在太阳系中寻找寿命的广泛优势,也许甚至在设计用于重建生命的起源的实验室实验中。”该团队计划跟进进一步的研究以确切地理解这种类型的数据分析的哪些方面允许此类成功分类。

参考:“复合有机混合物的常合性混合物的分类,用于检测外星生命”,Huan Chen,Tomohiro Mochizuki和H. James Cleaves,19世纪3月12日,生活
DOI: 10.3390 / life11030234

是第一个评论关于“外星生命可能与地球生命不同:科学家发现有助于识别外星生命的分子模式”

发表评论

电子邮件地址是可选的。如果提供的话,您的电子邮件不会发布或共享。