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Jun 20, 2023

Tecniche multimodali per rilevare la vita aliena utilizzando la teoria dell'assemblaggio e la spettroscopia

Detecting alien life is a difficult task because it’s hard to find signs of life

Rilevare la vita aliena è un compito difficile perché è difficile trovare segni di vita che potrebbero applicarsi a qualsiasi forma di vita. Tuttavia, le molecole complesse potrebbero essere un indicatore promettente della vita e dell’evoluzione.

Attualmente, non è possibile determinare sperimentalmente quanto sia complessa una molecola e come ciò sia correlato con gli approcci teorici dell'informazione che stimano la complessità molecolare. La teoria dell'assemblaggio è stata sviluppata per quantificare la complessità di una molecola trovando il percorso più breve per costruire la molecola da parti semplici, rivelando il suo indice di assemblaggio molecolare (MA). In questo studio presentiamo un approccio per calcolare in modo rapido ed esaustivo l'assemblaggio molecolare ed esplorare l'MA di oltre 10.000 molecole.

Dimostriamo che la complessità molecolare (MA) può essere misurata sperimentalmente utilizzando tre tecniche indipendenti: risonanza magnetica nucleare (NMR), spettrometria di massa tandem (MS) e spettroscopia infrarossa (IR), e queste danno risultati coerenti con buone correlazioni. Identificando e contando il numero di assorbanze negli spettri IR, le risonanze del carbonio nell'NMR o i frammenti molecolari nella MS tandem, l'indice di assemblaggio molecolare di una molecola sconosciuta può essere stimato in modo affidabile dai dati sperimentali.

Questo rappresenta il primo approccio quantificabile sperimentalmente per definire l'assemblaggio molecolare, una metrica affidabile per la complessità, come proprietà intrinseca di tutte le molecole e può essere eseguita anche su miscele complesse.

Ciò apre la strada all’uso di tecniche spettroscopiche per rilevare in modo inequivocabile la vita aliena nel sistema solare e oltre, sugli esopianeti.

(a) La struttura generale dell'algoritmo di assemblaggio Go, con un pool di percorsi di estensione dei lavoratori. Alcune funzionalità sono omesse per brevità, come i metodi branch and bound per migliorare l'efficienza. (b) Una sequenza di percorsi di assemblaggio elaborati dall'algoritmo Go. Il percorso superiore è il percorso iniziale per la molecola mostrata e ogni percorso successivo è esteso dal percorso precedente. I percorsi vengono generalmente estesi in più modi e qui viene mostrata solo una di queste sequenze di estensioni. (c) Un esempio di valori MA rilevati nel tempo per Primisulfuron-metile, eseguiti fino al completamento e approssimati interrompendo anticipatamente le varie fasi precedenti. Il nuovo algoritmo ha trovato percorsi alla MA corretta di 22 per 10 s, significativamente prima del completamento a ~2064 s. Il cerchio rosso mostra le prestazioni dell'algoritmo del ramo diviso sulla stessa molecola. L'MA ingenuo (esagono blu) viene calcolato banalmente per percorsi in cui viene aggiunto un legame alla volta (posizionato a titolo illustrativo a 10–3 s, poiché 0 s non può essere rappresentato sulla scala logaritmica). — fisica.bio-ph

Michael Jirasek, Abhishek Sharma, Jessica R. Bame, Nicola Bell, Stuart M. Marshall, Cole Mathis, Alasdair Macleod, Geoffrey JT Cooper, Marcel Swart, Rosa Mollfulleda, Leroy Cronin

Commenti: 20 pagine, 7 figure, 43 argomenti di riferimento: Metodi quantitativi (q-bio.QM); Fisica Biologica (fisica.bio-ph); Fisica chimica (fisica.chem-ph)Citare come: arXiv:2302.13753 [q-bio.QM] (o arXiv:2302.13753v1 [q-bio.QM] per questa versione)https://doi.org/10.48550/arXiv .2302.13753Concentrati per saperne di piùCronologia inviiDa: Leroy Cronin Prof[v1] Ven, 24 Feb 2023 12:05:57 UTC (5.420 KB)https://arxiv.org/abs//2302.13753Astrobiologia, Astrochimica

Co-fondatore di SpaceRef, Explorers Club Fellow, ex NASA, squadre di trasferta, giornalista, spazio e astrobiologia, scalatore decaduto.