La ricerca della vita aliena si è finora limitata all'utilizzo della vita sulla Terra come riferimento, essenzialmente alla ricerca della vita come la conosciamo al di fuori della Terra. Per gli astrobiologi che cercano la vita su altri pianeti, semplicemente non ci sono strumenti per prevedere le caratteristiche della vita poiché non la conosciamo.
In un nuovo studio, un team di scienziati ha rimosso questa limitazione identificando modelli universali nella chimica della vita che sembrano essere indipendenti da molecole specifiche. Questi risultati forniscono una nuova opportunità per prevedere le caratteristiche della vita aliena con una biochimica diversa da quella terrestre.
Vogliamo disporre di nuovi strumenti per rilevare e persino prevedere le caratteristiche della vita, perché non lo sappiamo, afferma Sarah Walker dell'Università dell'Arizona. Per fare questo, cerchiamo di definire leggi universali che devono applicarsi a qualsiasi sistema biochimico. Ciò include lo sviluppo di una teoria quantitativa dell'origine della vita e l'utilizzo di teoria e statistica per cercare la vita su altri pianeti.
Sulla Terra, la vita nasce come risultato dell'interazione di centinaia di composti chimici e reazioni. Alcuni di questi composti e reazioni si verificano in tutti gli organismi, creando una biochimica universale per tutta la vita sulla Terra.
Tuttavia, questa nozione di universalità è specifica della biochimica nota e non consente previsioni su esempi non ancora osservati.
Non siamo solo molecole che fanno parte del nostro corpo; noi, come esseri viventi, siamo una proprietà emergente (nella teoria dei sistemi, la comparsa di proprietà in un sistema che non sono inerenti ai suoi elementi separatamente) delle interazioni delle molte molecole di cui siamo composti, dice Sarah Walker. Il nostro lavoro mira a sviluppare modi per trasformare questa comprensione filosofica in ipotesi scientifiche verificabili.
L'autore principale dello studio, Dylan Gagler, ha affermato di essersi interessato alla biologia universale a causa del desiderio di comprendere meglio il fenomeno della vita. È sorprendentemente difficile definire questo concetto", dice. Per quanto ne so, la vita è in definitiva un processo biochimico, quindi volevo esplorare cosa fa la vita a quel livello.
Alla fine, gli scienziati hanno deciso che gli enzimi come driver funzionali della biochimica erano un buon approccio a questo concetto. Utilizzando il database integrato di genomi microbici e microbiomi, sono stati in grado di sondare la composizione enzimatica di batteri, archei ed eucarioti e ottenere così gran parte della biochimica della Terra.
Attraverso questo approccio, il team è stato in grado di scoprire un nuovo tipo di universalità biochimica, identificando modelli statistici nella funzione biochimica degli enzimi comuni all'intero albero della vita.
Tutta la vita sulla Terra è unificata utilizzando un insieme comune di composti chimici costituenti e reazioni, che fornisce un modello dettagliato di biochimica universale. Tuttavia, questa nozione di universalità è specifica della biochimica nota e non consente la previsione quantitativa di esempi che non sono stati ancora osservati. Qui introduciamo un concetto più generalizzato di universalità biochimica, che è più simile all'universalità inerente alla fisica. Utilizzando set di dati genomici annotati comprendenti un insieme di 11.955 metagenomi, 1.282 archaea, 11.759 batteri e 200 taxa eucariotici, mostriamo come le funzioni enzimatiche formano classi di universalità con ridimensionamento generale nella loro abbondanza relativa nei set di dati. Verifichiamo che queste leggi di scala non sono spiegate dalla presenza di composti, reazioni e funzioni enzimatiche comuni a tutti i casi di vita conosciuti. Dimostriamo come queste leggi di ridimensionamento possono essere utilizzate come strumento per determinare le proprietà della vita antica confrontando le loro previsioni con il modello di consenso per l'ultimo antenato comune universale (LUCA). Illustriamo anche come l'analisi di rete fa luce sui principi funzionali alla base del comportamento di ridimensionamento osservato. Nel loro insieme, i nostri risultati supportano l'esistenza di un nuovo tipo di universalità biochimica, indipendente dai dettagli della chimica dei componenti della vita sulla Terra, che ha implicazioni nel guidare la nostra ricerca della diversità biochimica mancante sulla Terra, o una biochimica che potrebbe differiscono dall'esatta chimica della vita come la conosciamo, ad esempio , alle origini della vita, in un ambiente alieno o nello sviluppo della vita sintetica.
In tal modo, hanno confermato che i modelli statistici derivavano da principi funzionali che non potevano essere spiegati dall'insieme comune di funzioni enzimatiche utilizzate da tutte le forme di vita conosciute e hanno identificato relazioni di scala associate a tipi di funzioni comuni.
Abbiamo identificato un nuovo tipo di universalità biochimica dai modelli statistici su larga scala della biochimica e abbiamo scoperto che sono più applicabili a forme di vita sconosciute rispetto all'universalità tradizionale descritta da specifiche molecole e reazioni comuni a tutta la vita sulla Terra. dicono i ricercatori. Questa scoperta ci permette di sviluppare una nuova teoria delle regole generali della vita, che aiuterà nella ricerca di nuovi esempi di vita.
Possiamo aspettarci che questi risultati siano veri ovunque nell'universo, e questa è un'opportunità entusiasmante che ci motiva a fare molto lavoro interessante.
Lo studio è stato pubblicato negli Atti della National Academy of Sciences (PNAS).
2022-03-08 15:17:58
Autore: Vitalii Babkin