A busca por vida alienígena até agora se limitou a usar a vida na Terra como referência, essencialmente procurando a vida como a conhecemos fora da Terra. Para os astrobiólogos que procuram vida em outros planetas, simplesmente não existem ferramentas para prever as características da vida que não conhecemos.
Em um novo estudo, uma equipe de cientistas removeu essa limitação identificando padrões universais na química da vida que parecem ser independentes de moléculas específicas. Esses resultados fornecem uma nova oportunidade para prever as características da vida alienígena com bioquímica diferente da da Terra.
Queremos ter novas ferramentas para detectar e até prever as características da vida, porque não sabemos, diz Sarah Walker, da Universidade do Arizona. Para isso, buscamos definir leis universais que devem ser aplicadas a qualquer sistema bioquímico. Isso inclui desenvolver uma teoria quantitativa da origem da vida e usar teoria e estatística para procurar vida em outros planetas.
Na Terra, a vida surge como resultado da interação de centenas de compostos químicos e reações. Alguns desses compostos e reações ocorrem em todos os organismos, criando uma bioquímica universal para toda a vida na Terra.
No entanto, essa noção de universalidade é específica da bioquímica conhecida e não permite previsões sobre exemplos ainda não observados.
Não somos apenas moléculas que fazem parte de nossos corpos; nós, como seres vivos, somos uma propriedade emergente (na teoria dos sistemas, o aparecimento de propriedades em um sistema que não são inerentes a seus elementos separadamente) das interações das muitas moléculas das quais somos compostos, diz Sarah Walker. Nosso trabalho visa desenvolver maneiras de transformar esse entendimento filosófico em hipóteses científicas testáveis.
O principal autor do estudo, Dylan Gagler, disse que se interessou pela biologia universal devido ao desejo de entender melhor o fenômeno da vida. É surpreendentemente difícil definir esse conceito”, diz ele. Até onde eu sei, a vida é, em última análise, um processo bioquímico, então eu queria explorar o que a vida faz nesse nível.
No final, os cientistas decidiram que as enzimas como impulsionadores funcionais da bioquímica eram uma boa abordagem para esse conceito. Usando o banco de dados de genomas microbianos e microbiomas integrados, eles foram capazes de sondar a composição enzimática de bactérias, archaea e eucariotos e, assim, obter grande parte da bioquímica da Terra.
Por meio dessa abordagem, a equipe conseguiu descobrir um novo tipo de universalidade bioquímica ao identificar padrões estatísticos na função bioquímica de enzimas comuns a toda a árvore da vida.
Toda a vida na Terra é unificada usando um conjunto comum de compostos químicos e reações, que fornecem um modelo detalhado de bioquímica universal. No entanto, essa noção de universalidade é específica da bioquímica conhecida e não permite a previsão quantitativa de exemplos que ainda não foram observados. Aqui introduzimos um conceito mais generalizado de universalidade bioquímica, que se parece mais com a universalidade inerente à física. Usando conjuntos de dados genômicos anotados compreendendo um conjunto de 11.955 metagenomas, 1.282 archaea, 11.759 bactérias e 200 táxons eucarióticos, mostramos como as funções enzimáticas formam classes de universalidade com escala geral em sua abundância relativa nos conjuntos de dados. Verificamos que essas leis de escala não são explicadas pela presença de compostos, reações e funções enzimáticas comuns a todas as instâncias conhecidas da vida. Demonstramos como essas leis de escala podem ser usadas como uma ferramenta para determinar as propriedades da vida antiga, comparando suas previsões com o modelo de consenso para o último ancestral comum universal (LUCA). Também ilustramos como a análise de rede esclarece os princípios funcionais subjacentes ao comportamento de escala observado. Em conjunto, nossas descobertas apoiam a existência de um novo tipo de universalidade bioquímica, independente dos detalhes da química dos componentes da vida na Terra, que tem implicações para guiar nossa busca pela falta de diversidade bioquímica na Terra, ou uma bioquímica que pode diferem da química exata da vida como a conhecemos, por exemplo, nas origens da vida, em um ambiente estranho ou no desenvolvimento da vida sintética.
Ao fazer isso, eles confirmaram que os padrões estatísticos surgiram de princípios funcionais que não podiam ser explicados pelo conjunto comum de funções enzimáticas usadas por todas as formas de vida conhecidas e identificaram relações de escala associadas a tipos comuns de funções.
Identificamos um novo tipo de universalidade bioquímica a partir dos padrões estatísticos de larga escala da bioquímica e descobrimos que eles são mais aplicáveis a formas de vida desconhecidas do que a universalidade tradicional descrita por moléculas e reações específicas comuns a toda a vida na Terra. dizem os pesquisadores. Essa descoberta nos permite desenvolver uma nova teoria das regras gerais da vida, que ajudará na busca de novos exemplos de vida.
Podemos esperar que esses resultados sejam verdadeiros em qualquer lugar do universo, e esta é uma oportunidade emocionante que nos motiva a fazer um trabalho muito interessante.
O estudo foi publicado na revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
2022-03-08 15:17:58
Autor: Vitalii Babkin