Lorsque le chercheur du MIT Christopher Carr a visité une plage de sable vert à Hawaï à l'âge de 9 ans, il ne pensait probablement pas qu'il utiliserait les petits cristaux d'olivine sous ses pieds pour rechercher un jour une vie extraterrestre. Carr, maintenant chercheur principal scientifique pour l'instrument de recherche de génomes extraterrestres (SETG) développé conjointement par le ministère de la Terre, Sciences atmosphériques et planétaires (EAPS) au MIT et au Massachusetts General Hospital, travaille à marier les mondes de la biologie, géologie, et la science planétaire pour aider à comprendre comment la vie a évolué dans l'univers.

"Notre histoire révélée par la science est une histoire vraiment incroyable, " dit Carr. " Toi et moi faisons partie d'une chaîne ininterrompue de 4 milliards d'années d'évolution. Je veux en savoir plus sur cette histoire."

SETG a été initialement proposé par le professeur de génétique à la Harvard Medical School Gary Ruvkun, et depuis 2005 est dirigé par Maria Zuber, le professeur E. A. Griswold de géophysique à l'EAPS et vice-président de la recherche au MIT.

En tant qu'investigateur scientifique principal de SETG, Carr, avec une grande équipe de scientifiques et d'ingénieurs, a contribué au développement d'instruments capables de résister aux rayonnements et de détecter l'ADN, un type d'acide nucléique qui porte des informations génétiques dans la plupart des organismes vivants, dans des environnements de vol spatial. Maintenant, Carr et ses collègues travaillent à affiner l'instrumentation pour travailler sur la planète rouge. Pour faire ça, l'équipe avait besoin de simuler les types de sols censés préserver les preuves de la vie sur Mars, et pour cela, ils avaient besoin d'un géologue.

Ange Mojarro, un étudiant diplômé de l'EAPS, était à la hauteur de la tâche. Mojarro a passé des mois à synthétiser les sols martiens qui représentaient différentes régions de Mars, comme établi par les données du rover martien.

"Il s'avère que vous pouvez acheter en ligne la plupart des roches et des minéraux trouvés sur Mars, " dit Mojarro. Mais pas tous.

L'un des composants difficiles à trouver des sols était l'olivine de la plage que Carr avait visitée lorsqu'il était enfant :« J'ai appelé mes parents et j'ai dit :'Hey, pouvez-vous trouver le sable d'olivine dans le sous-sol et m'en envoyer un peu ?'"

Après avoir créé une collection de différents sols analogues de Mars, Mojarro voulait savoir si SETG pouvait extraire et détecter de petites quantités d'ADN incrusté dans ces sols comme il le ferait lors d'une future mission sur Mars. Alors que de nombreuses technologies existent déjà sur Terre pour détecter et séquencer l'ADN, réduire l'instrumentation pour qu'elle s'adapte à un rover, survivre au transport depuis la Terre, et effectuer un séquençage haute fidélité dans un environnement martien difficile est un défi unique. "C'est tout un tas d'étapes, quelle que soit la technologie de séquençage actuelle, " dit Carr.

L'instrumentation SETG a évolué et s'est améliorée depuis le début de son développement en 2005, et, actuellement, l'équipe travaille à intégrer une nouvelle méthode, appelé séquençage nanopore, dans leur travail. "Dans le séquençage nanopore, Les brins d'ADN traversent des trous de taille nanométrique, et la séquence de bases est détectée via des changements dans un courant ionique, " dit Mojarro.

Par eux-mêmes, Les sols analogues de Mars de Mojarro ne contenaient pas de microbes, afin de tester et développer le séquençage nanopore de l'ADN dans les sols analogues de Mars, Mojarro a ajouté des quantités connues de spores de la bactérie Bacillus subtilis aux sols. Sans aide humaine sur Mars, L'instrumentation SETG devrait être capable de collecter, purifier, et permettre le séquençage de l'ADN, un processus qui nécessite généralement environ un microgramme d'ADN sur Terre, dit Mojarro.

Les résultats du groupe utilisant la nouvelle méthode de séquençage et de préparation, qui ont été signalés dans Astrobiologie , repoussé les limites de détection à l'échelle des parties par milliard, ce qui signifie que même les plus infimes traces de vie pourraient être détectées et séquencées par l'instrument.

"Cela ne s'applique pas seulement à Mars… ces résultats ont des implications dans d'autres domaines, trop, " dit Mojarro. Des méthodes similaires de séquençage de l'ADN sur Terre ont été utilisées pour aider à gérer et à suivre les épidémies d'Ebola et dans la recherche médicale. Et plus loin, les améliorations apportées à SETG pourraient avoir des implications importantes pour la protection de la planète, qui vise à prévenir et à minimiser la contamination biologique d'origine terrestre des environnements spatiaux.

Même à la nouvelle limite de détection de l'instrumentation SETG, Mojarro a pu différencier l'ADN humain de l'ADN de Bacillus. "Si nous détectons la vie sur d'autres planètes, " Mojarro dit, "Nous avons besoin d'une technique qui puisse distinguer les microbes faisant de l'auto-stop de la Terre et de la vie martienne."

Dans leur publication, Mojarro et Carr suggèrent que ces développements pourraient combler certaines des lacunes manquantes dans l'histoire de la vie sur Terre. "S'il y a de la vie sur Mars, il y a de fortes chances que ce soit lié à nous, " Carr dit, citant des études antérieures décrivant l'échange planétaire de matériaux au cours de la période des bombardements lourds tardifs (il y a 4,1 à 3,8 milliards d'années).

Si SETG détecte et séquence l'ADN sur Mars à l'avenir, Carr dit que les résultats pourraient "réécrire notre notion même de nos propres origines".

Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un site populaire qui couvre l'actualité de la recherche du MIT, innovation et enseignement.