Forskare visar för första gången potentialen hos befintlig teknik för att direkt upptäcka och karakterisera liv på Mars och andra planeter. Studien, publiceras i Gränser i mikrobiologi , använde miniatyriserade vetenskapliga instrument och nya mikrobiologiska tekniker för att identifiera och undersöka mikroorganismer i kanadensiska högarktis – en av de närmaste analogerna till Mars på jorden. Genom att undvika förseningar som följer med att man måste lämna tillbaka prover till ett laboratorium för analys, Metodiken skulle också kunna användas på jorden för att upptäcka och identifiera patogener under epidemier i avlägsna områden.

"Sökandet efter liv är ett stort fokus för planetarisk utforskning, men det har inte funnits direkt livsdetektionsinstrument på ett uppdrag sedan 70-talet, under vikingauppdragen till Mars, " förklarar Dr Jacqueline Goordial, en av studiens författare. "Vi ville visa ett proof-of-concept att mikrobiellt liv kan detekteras och identifieras direkt med hjälp av mycket bärbara, Låg vikt, och lågenergiverktyg."

För närvarande, de flesta instrument på astrobiologiuppdrag letar efter beboeliga förhållanden, små organiska molekyler och andra "biosignaturer" som i allmänhet inte skulle kunna bildas utan liv. Dock, dessa ger endast indirekta bevis på liv. Dessutom, nuvarande instrument är relativt stora och tunga med höga energikrav. Detta gör dem olämpliga för uppdrag till Europa och Enceladus — Jupiters och Saturnus månar som, tillsammans med Mars, är de primära målen i sökandet efter liv i vårt solsystem.

Dr Goordial, tillsammans med professor Lyle Whyte och andra forskare från Kanadas McGill University, tog ett annat tillvägagångssätt:användningen av flera, miniatyrinstrument för att direkt upptäcka och analysera liv. Att använda befintlig lågkostnads- och lågviktsteknologi på nya sätt, teamet skapade en modulär "livsdetektionsplattform" som kan odla mikroorganismer från jordprover, bedöma mikrobiell aktivitet, och sekvensera DNA och RNA.

För att upptäcka och karakterisera liv på Mars, Europa och Enceladus, Plattformen skulle behöva fungera i miljöer med extrema kalla temperaturer. Teamet testade därför det på en avlägsen plats i en nära analog på jorden:polära områden.

"Mars är en väldigt kall och torr planet, med en permafrostterräng som liknar det vi hittar i det kanadensiska högarktis, " säger Dr Goordial. "Av denna anledning, vi valde en plats cirka 900 km från Nordpolen som en Mars-analog för att ta prover och testa våra metoder."

Med hjälp av en bärbar, miniatyr DNA-sekvenseringsenhet (Oxford Nanopore MiniON), forskarna visar för första gången att verktyget inte bara kan användas för att undersöka miljöprover i extrema och avlägsna miljöer, men att den kan kombineras med annan metodik för att upptäcka aktivt mikrobiellt liv i fält. Forskarna kunde isolera extremofila mikroorganismer som aldrig har odlats tidigare, upptäcka mikrobiell aktivitet, och sekvensera DNA från de aktiva mikroberna.

"Framgångsrik upptäckt av nukleinsyror i Martian permafrostprover skulle ge entydiga bevis på liv i en annan värld, säger professor Whyte.

"Närvaron av DNA ensam säger dig inte mycket om tillståndet hos en organism, men – det kan vara vilande eller dött, till exempel, ", tillägger Dr Goordial. "Genom att använda DNA-sekvenseraren med den andra metoden i vår plattform, vi kunde först hitta ett aktivt liv, och sedan identifiera den och analysera dess genomiska potential, det är, vilken typ av funktionella gener den har."

Medan teamet visade att en sådan plattform teoretiskt skulle kunna användas för att upptäcka liv på andra planeter, den är inte redo för ett rymduppdrag än. "Människor var tvungna att utföra mycket av experimenten i denna studie, medan livsupptäcktsuppdrag på andra planeter måste vara robotiserade, " säger Dr Goordial. "DNA-sekvenseraren behöver också högre noggrannhet och hållbarhet för att klara de långa tidsskalor som krävs för planetariska uppdrag."

Ändå, Dr Goordial och hennes team hoppas att denna studie kommer att fungera som en startpunkt för framtida utveckling av verktyg för livsdetektion.

Sålänge, plattformen har potentiella tillämpningar här på jorden. "De typer av analyser som utförs av vår plattform utförs vanligtvis i laboratoriet, efter att prover skickats tillbaka från fältet. Vi visar att mikrobiella ekologistudier nu kan göras i realtid, direkt på plats – inklusive i extrema miljöer som Arktis och Antarktis, säger Dr Goordial.

Detta kan vara användbart i avlägsna områden som är svåra att ta prov på, i de fall där prover kan ändras genom att ta tillbaka proverna till labbet, och för att få information i realtid - som att upptäcka och identifiera patogener under epidemier i avlägsna områden, eller när förhållandena snabbt förändras.

Och en dag kan det verkligen ge avgörande bevis för liv bortom jorden. "Flera planetkroppar tros ha beboeliga förhållanden, det är en spännande tid för astrobiologi, säger Dr Goordial.