如何探测火星上的生命，并进行DNA测序？

探测火星上的生命并进行DNA测序？当麻省理工学院科学家克里斯托弗·卡尔(Christopher Carr)在9岁的时候造访夏威夷的一个绿色沙滩时，他可能没有想到，有一天他会用脚下的小橄榄石晶体来寻找外星生命。卡尔现在是麻省理工学院地球、大气和行星科学系(EAPS)和麻省总医院联合开发的地外基因组搜索(SETG)仪器科学首席研究员，致力于将生物学、地质学和行星科学结合起来，帮助理解宇宙中生命是如何进化的。

科学揭示了我们的历史，这真是一个不可思议的故事，你和我是40亿年进化链条上不可分割的一部分。地外基因组搜索最初由哈佛医学院遗传学教授Gary Ruvkun提出，自2005年以来一直由麻省理工学院负责研究的副院长、EAPS地球物理学教授Maria Zuber领导。作为地外基因组搜索科学原理研究员，卡尔与一大群科学家和工程师一起，帮助开发了能够承受辐射的仪器

并在太空飞行环境中检测DNA，这是一种携带大多数生物体遗传信息的核酸。现在，卡尔和同事们正在对仪器进行微调，使其能在这颗红色星球上工作。为了做到这一点，研究小组需要模拟被认为能够保存火星上生命迹象的土壤类型，为此，他们需要一位地质学家。安吉尔·莫贾罗是EAPS的一名研究生，她接受了这项任务。

（图示）合成样本模拟了我们周边世界的不同区域，用于验证生命检测协议，它们是由Angel Mojarro为SETG团队合成。

根据火星探测车的数据，Mojarro花了几个月的时间来合成火星上不同区域的土壤。事实证明，你可以在网上买到火星上发现的大部分岩石和矿物，但并不是所有。土壤中最难找到的成分之一是橄榄石，在创建了一系列不同火星模拟土壤之后，Mojarro想要找出SETG是否能够提取并检测这些土壤中嵌入的少量DNA，就像它在未来火星任务中所做的那样。

尽管地球上已经存在许多探测和测序DNA的技术，但缩小仪器的规模，使其适合于火星漫游者火星车、在从地球运输过来的过程中存活下来，以及在火星恶劣的环境中进行高保真度测序，是一项独特的挑战，不管现在的测序技术是什么，这都是一大堆步骤。自2005年开始开发以来，SETG仪器已经得到了发展和改进。

目前该团队正在努力将一种称为纳米孔测序的新方法集成到新研究中，在纳米孔测序中，DNA链穿过纳米大小的孔，碱基序列通过离子电流的变化来检测。就其本身而言，莫加罗的火星模拟土壤不含微生物，所以为了测试和开发火星模拟土壤中DNA的纳米孔测序，莫加罗将已知数量的枯草芽孢杆菌孢子添加到土壤中。没有人类在火星上的帮助，SETG仪器将需要能够收集、净化和使DNA测序，这一过程通常需要大约一微克的地球DNA。

（图示）02016 SETG便携式单分子DNA测序解决方案：nanopore MinION (top)设备和英特尔计算棒，使用智能手机控制。

该小组使用新测序和制备方法的结果发表在《天体生物学》上，将检测的极限推到了十亿分之几，这意味着即使是最微小的生命迹象也能被仪器检测到并测序。这不仅适用于火星……这些结果在其他领域也有意义，地球上类似的DNA测序方法已被用于帮助管理和跟踪埃博拉疫情以及医学研究。

此外，SETG改进可能对行星保护具有重要意义，其目标是防止和尽量减少地球对太空环境的生物污染。即使在新检测限的SETG仪器，Mojarro能够区分人类DNA和芽孢杆菌的DNA。如果我们探测到其他行星上的生命，需要一种技术，能够区分搭便车旅行的微生物与地球和火星上的生命。

在发表在《天体生物学》研究论文中，Mojarro和Carr认为这些发展可能会填补地球生命故事中缺失的一些空白。如果火星上有生命，那么很有可能它与我们有关。引用之前的研究，这些研究描述了在重轰击晚期(41亿到38亿年前)行星间的物质交换。如果SETG在未来探测到火星上的DNA并对其进行测序，结果可能“改写我们对自身起源的认识”。

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