Lasermicroscoop kan helpende hand bieden in zoektocht naar buitenaards leven

Dankzij microscopen werd een revolutie in de studie naar de levensvormen op onze planeet in gang gezet. Een team van onderzoekers is er van overtuigd dat een soortgelijk robuust en eenvoudig te gebruiken instrument een belangrijke rol kan gaan spelen in de zoektocht naar buitenaardse leven in oceanen zoals die onder het ijzige oppervlak van de Joviaanse maan Europa. De jacht naar tekenen van de aanwezigheid van leven op andere werelden richt zich doorgaans op het opsporen van moleculen die geassocieerd worden met levende organismen. Hans Kreuzer en Manfred Jericho van de Dalhousie University in Canada en hun collega’s denken nu een manier gevonden te hebben om dergelijke levensvormen direct te detecteren.

Credit: Sebastian Kaulitzki (Fotolia.de)

De wetenschappers hebben een microscoop ontwikkeld die ondergedompeld kan worden in water om eventuele microscopische levensvormen die in staat zijn om te zwemmen of te drijven op te sporen. Het instrument bestaat uit enkele waterdichte compartimenten die gescheiden worden door een kamer waarin water kan stromen. Eén van die compartimenten bevat een blauwe laser die gericht is op een venster ter grootte van een pinhole, een klein gaatje. Tegenover het gaatje, in het tweede compartiment, bevindt zich een digitale camera.

Wanneer de laserstraal in aanraking komt met het gaatje genereert het een bolvormige lichtgolf die zich verspreidt door het water. Indien het een microscopisch object raakt – een bacterie bijvoorbeeld – treedt er verdere diffractie op. De sferische golf en het diffractiepatroon dat gecreëerd wordt door het object mengen zich vervolgens tot een patroon dat vastgelegd kan worden door de camera. Het patroon is in wezen een hologram van alles wat zich voor het gaatje bevindt.

Kreuzer heeft een algoritme gepatenteerd dat de objecten die het laatstgenoemde patroon creëren binnen enkele milliseconden kan reconstrueren. Op deze manier kan men real-time beelden van een object verkrijgen als deze niet kleiner is dan zo’n honderd nanometer. Om het instrument op de proef te stellen, heeft het team deze meegenomen naar het Axel Heiberg-eiland in de Noordelijke IJszee, waar een robotvoertuig het wist onder te dompelen in een meer. Het resultaat was verrassend. “We zagen allerlei diertjes waarvan we niet wisten wat het waren,” aldus teamlid Jay Nadeau van de McGill University.

Volgens Nadeau kan het apparaat gemakkelijk worden vervoerd en zijn er niet voortdurend ingrepen nodig om duidelijk beelden te verkrijgen. Het instrument heeft een grote beeldhoek en scherptediepte, wat ervoor zorgt dat objecten gevolgd kunnen worden als deze in de zeven kubieke millimeter grote kamer tegenover het kleine gaatje drijven. “Je kunt met volle zekerheid zeggen of er iets levends in te vinden is en zwemt,” zei Nadeau.

Chris McKay van NASA’s Ames Research Center in Californië is gefascineerd door het werk. “Hoewel ik niet wil beweren dat een microscoop het volgende instrument is dat naar Mars of Europa gestuurd wordt, is het duidelijk dat we uiteindelijk microscopen moeten sturen,” zei hij.