当麻省理工学院的研究科学家克里斯托弗·卡尔9岁时访问夏威夷的绿色沙滩时，他可能并不认为他会用脚下的小橄榄石水晶来寻找外星生命。现在，麻省理工学院和麻省总医院的地球，大气和行星科学系(EAPS)共同开发的寻找外星基因组(SETG)仪器的科学首席研究员Carr致力于研究生物学，地质学，和行星科学，以帮助了解生命在宇宙中的演变。
“科学揭示的历史是一个真正令人难以置信的故事，”卡尔说。“你和我是40亿年演变的不间断链条的一部分。我想更多地了解这个故事。”
SETG最初是由哈佛医学院的遗传学教授Gary Ruvkun提出的，自2005年以来，由EAPS地球物理学的EA Griswold教授和麻省理工学院研究副总裁Maria Zuber领导。
作为SETG的科学原理研究者，Carr与一大批科学家和工程师一起，帮助开发了能够承受辐射和检测DNA的仪器，DNA是一种在大多数生物体内，在航天环境中携带遗传信息的核酸。现在，卡尔和他的同事正在努力微调仪器，以便在红色星球上工作。要做到这一点，该团队需要模拟那些被认为能够保存火星生命迹象的土壤，为此，他们需要一名地质学家。
EAPS的研究生Angel Mojarro正在接受这项任务。根据火星探测器的数据，Mojarro花费了数月时间合成火星土壤，代表火星上的不同区域。
“结果证明你可以在网上购买火星上发现的大部分岩石和矿物，”莫哈罗说。但不是所有的。
土壤中难以找到的成分之一是Carr小时候去过海滩的橄榄石：“我打电话给我的伙计们说，'嘿，你能在地下室找到橄榄石沙子给我一些那?'”
在创建了一系列不同的火星模拟土壤之后，Mojarro想要了解SETG是否可以提取和检测嵌入这些土壤中的少量DNA，就像它在未来的火星任务中所做的那样。虽然地球上已经存在许多技术来检测和测序DNA，缩小仪器以适应流动站，在地球运输中存活，并在恶劣的火星环境中进行高保真测序是一项独特的挑战。“这是一大堆步骤，无论现在的测序技术是什么，”卡尔说。
自2005年开始开发以来，SETG仪器已经发展和改进，目前，该团队正在努力将一种称为纳米孔测序的新方法整合到他们的工作中。“在纳米孔测序中，DNA链穿过纳米孔，并且通过离子电流的变化检测碱基序列，”Mojarro说。
Mojarro的火星模拟土壤本身不含微生物，因此为了测试和开发火星模拟土壤中DNA的纳米孔测序，Mojarro将已知量的孢子从细菌枯草芽孢杆菌添加到土壤中。Mojarro说，如果没有人类对火星的帮助，SETG仪器将需要能够收集，纯化和启用DNA测序，这一过程通常需要在地球上获得大约1微克的DNA。
该小组的结果使用了新的测序和制备方法，这些方法在天体生物学中报道，将检测极限推到了十亿分之一的规模 - 这意味着即使是最微小的生命痕迹也可以被仪器检测和测序。
“这不仅适用于火星......这些结果也会对其他领域产生影响，”Mojarro说。类似的地球DNA测序方法已被用于帮助管理和跟踪埃博拉疫情和医学研究。此外，对SETG的改进可能对行星保护具有重要意义，行星保护的目的是防止和减少空间环境中由地球引起的生物污染。
即使在SETG仪器的新检测极限下，Mojarro也能够区分人类DNA和芽孢杆菌DNA。“如果我们发现其他星球上的生命，”Mojarro说，“我们需要一种可以分辨地球和火星生命搭便车微生物的技术。”
Mojarro和Carr在他们的出版物中表示，这些发展可能填补了地球生命故事中一些缺失的空白。“如果火星上有生命，那很有可能它与我们有关，”卡尔说，引用先前的研究描述了晚期重轰炸期间(4.1至38亿年前)的行星物质交换。
如果SETG在未来检测到并在火星上对DNA进行测序，卡尔说结果可能“改写了我们对自己起源的概念”。
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