これまでのところ、エイリアンの生命の探索は、地球上の生命を参照として使用することに限定されており、本質的には、地球の外で私たちが知っている生命を探しています。他の惑星での生命を探している宇宙生物学者にとって、私たちがそれを知らないので、生命の特徴を予測するためのツールは単にありません。
新しい研究では、科学者のチームが、特定の分子から独立しているように見える生命の化学の普遍的なパターンを特定することにより、この制限を取り除きました。これらの結果は、地球とは異なる生化学でエイリアンの生命の特徴を予測する新しい機会を提供します。
アリゾナ大学のSarahWalker氏は、生命の特徴を検出し、さらには予測するための新しいツールが必要だと考えています。これを行うために、私たちはあらゆる生化学システムに適用されなければならない普遍的な法則を定義しようとしています。これには、生命の起源の定量的理論の開発と、理論と統計を使用して他の惑星の生命を検索することが含まれます。
地球上では、何百もの化合物と反応の相互作用の結果として生命が発生します。これらの化合物と反応のいくつかはすべての生物で起こり、地球上のすべての生命に普遍的な生化学を生み出します。
ただし、この普遍性の概念は既知の生化学に固有であり、まだ観察されていない例についての予測はできません。
私たちは私たちの体の一部である単なる分子ではありません。私たちは生物として、私たちが構成されている多くの分子の相互作用の創発的な特性（システム理論では、その要素に個別に固有ではないシステム内の特性の出現）であるとサラウォーカーは言います。私たちの仕事は、この哲学的理解を検証可能な科学的仮説に変える方法を開発することを目的としています。
研究の筆頭著者であるディラン・ガグラーは、生命の現象をよりよく理解したいという願望から、普遍的な生物学に興味を持つようになったと述べました。この概念を定義するのは驚くほど難しいです」と彼は言います。私の知る限り、生命は最終的には生化学的プロセスであるため、そのレベルで生命が何をするのかを探求したいと思いました。
結局、科学者たちは、生化学の機能的推進力としての酵素がこの概念への良いアプローチであると判断しました。統合微生物ゲノムおよび微生物叢データベースを使用して、細菌、古細菌、および真核生物の酵素組成を調査し、地球の生化学の多くを取得することができました。
このアプローチを通じて、チームは生命の木全体に共通する酵素の生化学的機能の統計的パターンを特定することにより、新しい種類の生化学的普遍性を発見することができました。
地球上のすべての生命は、共通の構成化合物と反応のセットを使用して統合され、普遍的な生化学の詳細なモデルを提供します。ただし、この普遍性の概念は既知の生化学に固有であり、まだ観察されていない例の定量的予測を可能にしません。ここでは、物理学に固有の普遍性に似た、生化学的普遍性のより一般化された概念を紹介します。 11,955のメタゲノム、1,282の古細菌、11,759の細菌、および200の真核生物分類群のアンサンブルを含む注釈付きゲノムデータセットを使用して、酵素機能がデータセット内の相対的な存在量の全体的なスケーリングで普遍性のクラスを形成する方法を示します。これらのスケーリングの法則は、すべての既知の生命体に共通する化合物、反応、および酵素機能の存在によって説明されないことを確認します。これらのスケーリング法則をツールとして使用して、それらの予測を最後のユニバーサル共通祖先（LUCA）のコンセンサスモデルと比較することにより、古代の生命の特性を決定する方法を示します。また、ネットワーク分析が、観察されたスケーリング動作の根底にある機能原理にどのように光を当てるかを示します。まとめると、私たちの調査結果は、地球上の生命の構成要素の化学の詳細とは無関係に、新しい種類の生化学的普遍性の存在をサポートします。私たちが知っているように、生命の正確な化学とは異なります。たとえば、生命の起源、異星人の環境、または合成生命の発達などです。
そうすることで、彼らは統計的パターンが、すべての既知の生命体によって使用される酵素機能の共通セットでは説明できない機能原理から生じることを確認し、共通の機能タイプに関連するスケーリング関係を特定しました。
生化学の大規模な統計パターンから新しい種類の生化学的普遍性を特定し、それらが地球上のすべての生命に共通する特定の分子と反応によって記述される従来の普遍性よりも未知の生命体に適用できることを発見しました。研究者は言う。この発見により、私たちは生命の一般的なルールの新しい理論を開発することができ、それは生命の新しい例を探すのに役立ちます。
これらの結果は宇宙のどこにでも当てはまると期待できます。これは、多くの興味深い仕事をする動機となる刺激的な機会です。
この研究は、全米科学アカデミー（PNAS）の議事録に掲載されました。
2022-03-08 15:17:58
著者: Vitalii Babkin