La recherche de la vie extraterrestre s'est jusqu'à présent limitée à l'utilisation de la vie sur Terre comme référence, essentiellement à la recherche de la vie telle que nous la connaissons en dehors de la Terre. Pour les astrobiologistes à la recherche de vie sur d'autres planètes, il n'y a tout simplement aucun outil pour prédire les caractéristiques de la vie car nous ne la connaissons pas.
Dans une nouvelle étude, une équipe de scientifiques a supprimé cette limitation en identifiant des modèles universels dans la chimie de la vie qui semblent être indépendants de molécules spécifiques. Ces résultats offrent une nouvelle opportunité de prédire les caractéristiques de la vie extraterrestre avec une biochimie différente de celle de la Terre.
Nous voulons disposer de nouveaux outils pour détecter et même prédire les caractéristiques de la vie, car nous ne la connaissons pas, explique Sarah Walker de l'Université de l'Arizona. Pour ce faire, nous cherchons à définir des lois universelles qui doivent s'appliquer à tout système biochimique. Cela comprend le développement d'une théorie quantitative de l'origine de la vie et l'utilisation de la théorie et des statistiques pour rechercher la vie sur d'autres planètes.
Sur Terre, la vie est le résultat de l'interaction de centaines de composés chimiques et de réactions. Certains de ces composés et réactions se produisent dans tous les organismes, créant une biochimie universelle pour toute vie sur Terre.
Cependant, cette notion d'universalité est propre à la biochimie connue et ne permet pas de prédictions sur des exemples encore inobservés.
Nous ne sommes pas seulement des molécules qui font partie de notre corps ; nous, en tant qu'êtres vivants, sommes une propriété émergente (dans la théorie des systèmes, l'apparition de propriétés dans un système qui ne sont pas inhérentes à ses éléments séparément) des interactions des nombreuses molécules dont nous sommes composés, dit Sarah Walker. Notre travail vise à développer des moyens de transformer cette compréhension philosophique en hypothèses scientifiques vérifiables.
L'auteur principal de l'étude, Dylan Gagler, a déclaré qu'il s'était intéressé à la biologie universelle en raison d'un désir de mieux comprendre le phénomène de la vie. Il est étonnamment difficile de définir ce concept », dit-il. Autant que je sache, la vie est finalement un processus biochimique, donc je voulais explorer ce que fait la vie à ce niveau.
En fin de compte, les scientifiques ont décidé que les enzymes en tant que moteurs fonctionnels de la biochimie constituaient une bonne approche de ce concept. En utilisant la base de données Integrated Microbial Genomes and Microbiomes, ils ont pu sonder la composition enzymatique des bactéries, des archées et des eucaryotes et ainsi obtenir une grande partie de la biochimie de la Terre.
Grâce à cette approche, l'équipe a pu découvrir un nouveau type d'universalité biochimique en identifiant des modèles statistiques dans la fonction biochimique des enzymes communes à l'ensemble de l'arbre de la vie.
Toute vie sur Terre est unifiée à l'aide d'un ensemble commun de composés chimiques constitutifs et de réactions, qui fournit un modèle détaillé de la biochimie universelle. Cependant, cette notion d'universalité est propre à la biochimie connue et ne permet pas de prédire quantitativement des exemples non encore observés. Nous introduisons ici un concept plus généralisé d'universalité biochimique, qui ressemble davantage à l'universalité inhérente à la physique. À l'aide d'ensembles de données génomiques annotés comprenant un ensemble de 11 955 métagénomes, 1 282 archées, 11 759 bactéries et 200 taxons eucaryotes, nous montrons comment les fonctions enzymatiques forment des classes d'universalité avec une mise à l'échelle globale dans leur abondance relative dans les ensembles de données. Nous vérifions que ces lois d'échelle ne s'expliquent pas par la présence de composés, de réactions et de fonctions enzymatiques communes à toutes les instances connues de la vie. Nous démontrons comment ces lois d'échelle peuvent être utilisées comme un outil pour déterminer les propriétés de la vie ancienne en comparant leurs prédictions avec le modèle de consensus pour le dernier ancêtre commun universel (LUCA). Nous illustrons également comment l'analyse de réseau met en lumière les principes fonctionnels qui sous-tendent le comportement de mise à l'échelle observé. Pris ensemble, nos résultats soutiennent l'existence d'un nouveau type d'universalité biochimique, indépendante des détails de la chimie des composants de la vie sur Terre, ce qui a des implications pour guider notre recherche de la diversité biochimique manquante sur Terre, ou une biochimie qui pourrait diffèrent de la chimie exacte de la vie telle que nous la connaissons, par exemple, aux origines de la vie, dans un environnement extraterrestre ou dans le développement de la vie synthétique.
Ce faisant, ils ont confirmé que les modèles statistiques résultaient de principes fonctionnels qui ne pouvaient pas être expliqués par l'ensemble commun de fonctions enzymatiques utilisées par toutes les formes de vie connues, et ont identifié les relations d'échelle associées aux types de fonctions courants.
Nous avons identifié un nouveau type d'universalité biochimique à partir des schémas statistiques à grande échelle de la biochimie et constaté qu'ils sont plus applicables à des formes de vie inconnues que l'universalité traditionnelle décrite par des molécules spécifiques et des réactions communes à toute vie sur Terre. disent les chercheurs. Cette découverte nous permet de développer une nouvelle théorie des règles générales de la vie, qui aidera à la recherche de nouveaux exemples de vie.
Nous pouvons nous attendre à ce que ces résultats soient vrais n'importe où dans l'univers, et c'est une opportunité passionnante qui nous motive à faire beaucoup de travail intéressant.
L'étude a été publiée dans les Actes de l'Académie nationale des sciences (PNAS).
2022-03-08 15:17:58
Auteur: Vitalii Babkin