Dirbtinis gyvenimas dalijasi biologiniu parašu su sausumos pusbroliais

Septintojo dešimtmečio pradžioje nepriklausomas mokslininkas Jamesas Lovelockas dirbo NASA konsultantu, kurdamas būdus analizuoti nežemišką atmosferą. Šis darbas privedė jį prie dramatiškos išvados, kad gyvybė paliks neišdildomą antspaudą bet kurios planetos cheminėje struktūroje.

Pasak jo, per milijardus metų gyvybės procesai sukurs cheminių medžiagų rūką, nepanašų į nieką, kuris galėtų susidaryti esant įprastai cheminei pusiausvyrai.

Jis netgi tęsė teiginį, kad ši atmosfera ir jos palaikoma gyvybė sudarytų savireguliuojančią sistemą, kurią būtų galima laikyti gyvu organizmu – Gaia hipotezė. Lovelockas garsiai sako, kad vos pamatęs pirmąją Marso atmosferos cheminės sudėties analizę, kurią beveik vien sudaro anglies dioksidas ir azotas, jis žinojo, kad planeta negali palaikyti gyvybės.

Nuo tada biosignatūrų paieška tapo svarbia astrobiologų problema. Pavyzdžiui, žinome, kad daug deguonies ir nedidelius kiekius metano sukuria gyvybė Žemėje. Ir kad karboksirūgštys antžeminėse gyvybės formose paprastai turi net gana nelyginį anglies atomų skaičių – tai yra faktas, naudojamas meteorito mėginių užterštumui nustatyti.

Žinoma, problema ta, kad turime tik vieną gyvenimo pavyzdį, kurį turime ištirti. Taigi gyvybės Žemėje biosignatūros gali būti mažai naudingos nustatant ET gyvybės formas.

Šiandien Evanas Dornas iš Kalifornijos technologijos instituto ir pora bičiulių siūlo sprendimą. Jų idėja yra ieškoti išmatuojamų evoliucijos savybių, o ne paprasto gyvenimo. Jie sako, kad tokia savybė turėtų būti bet kurioje išsivysčiusioje sistemoje.

Tai svarbu, nes mokslininkai sukūrė keletą sistemų, kuriose vyksta evoliucija, iš kurių žinomiausi yra įvairūs bandymai sukurti dirbtinę gyvybę naudojant kompiuterinį kodą ir silicio lustus. . Toks parašas turėtų būti ir Žemėje, ir in silico.

Norėdami tai išsiaiškinti, Dorn ir co įvairiuose pavyzdžiuose ištyrė biomolekulių, tokių kaip amino ir karboksirūgštys, pasiskirstymą. Jie palygino sausumos dumblą, kuriame akivaizdžiai knibžda gyvybės, su eksperimentų, skirtų aminorūgščių, kurios neturi gyvybės, sintezės rezultatais. Ir jie netgi pažvelgė į meteoritų sudėtį.

Jų rezultatai įdomūs. Jie nustatė, kad biomolekulių pasiskirstymas, kai nėra gyvybės, paprastai atspindi termodinamines jų gamybos sąnaudas. Taigi, pavyzdžiui, paprastų aminorūgščių yra daug daugiau nei sudėtingų.

Tačiau mėginiai, kuriuose yra gyvybės, nesilaiko šio modelio. Kai sudėtingos biomolekulės vaidina svarbų vaidmenį gyvybės procesuose ir todėl suteikia tam tikrą pranašumą, jos yra daug labiau paplitusios, nei galima paaiškinti termodinaminiais argumentais.

Daugiau ar mažiau to tikėtųsi dauguma astrobiologų.

Tada Dornas ir bendradarbiai atliko panašią dirbtinės gyvybės sistemos, vadinamos Avida, analizę. Šiame pasaulyje gyvybės elementai yra kompiuterinio kodo elementai, kurie vykdo paprastas instrukcijas. Sujunkite kelias instrukcijas ir gausite sudėtingą molekulę. Jei šios molekulės turi kodą, leidžiantį joms kopijuoti, jos gali daugintis.

Aplinkos veiksnius, tokius kaip mutacijų greitis, išoriškai kontroliuoja kompiuterių mokslininkai, kurie taip pat įveda nuolatinį kodo srautą, kurį organizmai gali vartoti vystydami. Dornas ir co palygino kodo pasiskirstymą avidų pasauliuose prieš ir po evoliucijos.

Pasirodo, kad avidų būtybės savo aplinkai daro tokį patį antspaudą, kaip ir sausumos organizmai. Avidistai užtikrina, kad tam tikri kodo bitai būtų parenkami pirmiausia, kad jie būtų daug labiau paplitę išsivysčiusioje sistemoje nei toje, kuri pradedama nuo nulio.

Dornas ir kolegos tai vadina monomerų gausos pasiskirstymo biologiniu parašu ir iškelia hipotezę, kad jis būdingas visoms gyvybės formoms.

Tai potencialiai jaudinantis rezultatas – yra visuotinis evoliucijos biologinis ženklas, kurį būtų galima panaudoti bet kokios rūšies išsivysčiusiai gyvybei nustatyti. Vadinkite tai evosignature.

Dornas ir bendradarbiai netgi teigia, kad jų evosignature gali būti pažadas aptikti ateivių biochemiją.

Galbūt. Pirma, šie vaikinai turės pagalvoti apie kai kurias galimas problemas. Esminė biologinio parašo savybė yra ta, kad jis turi būti gyvybės, bet ne kitų įprastų procesų rezultatas. Jis turi būti unikalus.

Priešingu atveju rizikuojate gauti visų rūšių klaidingus teigiamus rezultatus (kaip iš tikrųjų nutiko Viking Marso nusileidimo aparato bandymuose, skirtuose gyvybei nustatyti).

Visiškai neaišku, ar tai yra Dorno ir kolegos parašo atvejis. Nors evoliucija neabejotinai vaidina lemiamą vaidmenį vystantis gyvybei, ji taip pat atlieka svarbų vaidmenį kituose procesuose. Pavyzdžiui, kompiuterių mokslininkai reguliariai naudojasi evoliucijos procesu, kad išspręstų tokias problemas kaip gamyklos planavimas ir orlaivių projektavimas. Ar šie procesai taip pat parodytų išmatuojamą evosignatūrą?

Dar per anksti pasakyti. Bet Dornas ir bendradarbiai turi tai patikrinti.

Žinoma, čia yra ir kita problema. Šioje diskusijoje pabrėžiama, kad iš pradžių sunku apibrėžti gyvenimą. Gali būti, kad mes niekada nerasime biosignatro ar evosignature, kuris būtų visiškai nedviprasmiškas gyvybės ženklas, tik geras rodiklis

Nepriklausomai nuo rezultato, naujas metodas, naudojant „aLife“ evosignatures tikrinti, atrodo kaip svarbus naujas būdas ištirti šią problemą.

Nuoroda: arxiv.org/abs/1101.1013 : Monomerų gausos pasiskirstymo modeliai kaip universalus biologinis parašas: antžeminio ir skaitmeninio gyvenimo pavyzdžiai

paslėpti