En NASA -forskare vill skapa en planetarisk robot som skulle efterlikna vad biologer gör varje dag i terrestriska laboratorier:titta igenom mikroskop för att visuellt identifiera mikrobiellt liv som lever i prover.

Även om mycket tidigt i sin tekniska utveckling, konceptet skulle ta NASA:s jakt på utomjordiskt liv till nästa nivå genom att faktiskt leta efter bakterier och arkéer i jord- och stenprover. Än så länge, NASA:s rovers har burit verktyg och instrument utformade för att leta efter biosignaturer eller livstecken som indikerar beboelighet, inte själva livet, oavsett hur primitivt det är.

"Livet finns överallt på jorden, även på platser som är oförenliga för människor, sa Melissa Floyd, en forskare vid NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, som använder Goddard Internal Research and Development -programfinansiering för att automatisera delsystem för en laboratoriebrödbräda som heter FISHBot. "Jag fick den här idén, faktiskt ett stort antagande från min sida:tänk om livet utvecklades på Mars på samma sätt som det gjorde här på jorden? Säkert, Mars bombarderades med samma soppa av kemi som jorden."

Det är inte ett stort antagande att göra, tillade hon. Nukleotider – de molekyler som bildar deoxiribonukleinsyra och ribonukleinsyra – har hittats i kometer. Bättre känd som DNA och RNA, dessa molekyler lagrar och överför genetisk information på cellnivå i alla levande organismer på jorden.

Sök efter Bacteria and Archaea

För att hitta liv på en annan planet, Floyds robotinstrument skulle koncentrera sig på att identifiera bakterier och arkéer, medlemmar av en stor grupp encelliga mikroorganismer som trivs i olika miljöer och tros vara de första organismerna som uppträdde på jorden för cirka 4 miljarder år sedan. På jorden, ett gram jord innehåller vanligtvis cirka 40 miljoner bakterieceller och en milliliter sötvatten rymmer vanligtvis 1 miljon celler.

Hennes koncept, som hon tror skulle kunna användas som en fristående robot eller ett av flera instrument på en rover, bygger på en allmänt använd teknik som kallas fluorescerande in situ-hybridisering – eller FISH – utvecklad för att detektera och lokalisera närvaron eller frånvaron av RNA eller enkelsträngade DNA-sekvenser på kromosomer. Dessa trådliknande strukturer finns i kärnorna i de flesta levande celler och bär genetisk information i form av gener. Sedan dess utveckling, FISH har använts för genetisk rådgivning, medicin och artidentifiering.

När den utförs i ett laboratorium, FISK involverar, bland annat, applicera ett prov på ett objektglas, fixera cellerna för att öka cellväggens permeabilitet, tillsats av en nukleotid "sond" - en kort sekvens av typiskt 15 till 20 nukleotider tillsammans med en fluorescerande tagg för snabbare identifiering - och uppvärmning av provet. Objektglaset placeras sedan under ett mikroskop. När nukleotidproben fäster till en liknande nukleotid i provet, det bokstavligen fluorescerar eller lyser under ett fluorescensmikroskop, hjälpa forskare att identifiera organismen.

"Jag försöker avgöra om jag kan göra samma sak med en robot, " sa Floyd, och tillade att hon skulle vilja att systemet skulle bära så många som 10 sonder för att identifiera ett brett spektrum av encelliga organismer. "Om det ens finns fragment av mycket konserverade genetiska sekvenser som vi ser i alla hörn av jorden, FISH kommer att vara verktyget som kan upptäcka det."

Automationsutmaningen

Utmaningen, Hon sa, förenklar och automatiserar processen så att prover kan förberedas på individuella objektglas, uppvärmd, och roteras automatiskt för visning under ett mikroskop, som sannolikt skulle behöva fokuseras många gånger för att se djupt i provet. Med hennes finansiering, Floyd utvecklar de automatiserade delsystemen, inklusive en fokuserare.

"Tanken här är att ersätta med ett robotsystem vad en forskare gör i labbet, " sa hon. "Jag kan ha helt fel" om att liv slår rot på Mars eller en annan solsystemkropp på samma sätt som det gjorde på jorden. "Men hur vet vi det? Vi har aldrig tittat."