Cuando los científicos buscan vida, a menudo buscan biofirmas, productos químicos o fenómenos que indiquen la existencia de vida presente o pasada. Sin embargo, no es necesariamente el caso de que los signos de vida en la Tierra sean signos de vida en otros entornos planetarios.. ¿Cómo encontramos vida en sistemas que no se parecen al nuestro?
En un trabajo nuevo e innovador, un equipo * dirigido por el profesor del Instituto Santa Fe, Chris Kempes, ha desarrollado una nueva firma biológica ecológica que podría ayudar a los científicos a detectar vida en entornos muy diferentes. Su trabajo aparece como parte de un número especial del Boletín de Biología Matemática recopilado en honor al renombrado biólogo matemático James D. Murray.
La nueva investigación toma su punto de partida de la idea de que la estequiometría, o las proporciones químicas, pueden servir como firmas biológicas. Dado que "los sistemas vivos muestran proporciones sorprendentemente consistentes en su composición química", explica Kempes, "podemos usar la estequiometría para ayudardetectamos vida ". Sin embargo, como explica Simon Levin, miembro de la Junta Científica de SFI y colaborador," las proporciones elementales particulares que vemos en la Tierra son el resultado de las condiciones particulares aquí, y un conjunto particular de macromoléculas como proteínas y ribosomas, quetienen su propia estequiometría. "¿Cómo se pueden generalizar estas proporciones elementales más allá de la vida que observamos en nuestro propio planeta?
El grupo resolvió este problema basándose en dos patrones similares a leyes, dos leyes de escala, que se entrelazan en proporciones elementales que hemos observado en la Tierra. La primera de ellas es que en las células individuales, la estequiometría varía con el tamaño de la célula. En las bacterias, porPor ejemplo, a medida que aumenta el tamaño de las células, disminuyen las concentraciones de proteínas y aumentan las concentraciones de ARN. El segundo es que la abundancia de células en un entorno dado sigue una distribución de ley de potencias. El tercero, que se deriva de la integración de la primera y la segunda en unamodelo, es que la abundancia elemental de partículas a la abundancia elemental en el fluido ambiental es una función del tamaño de partícula.
Si bien el primero de estos que las proporciones elementales cambian con el tamaño de las partículas constituye una firma biológica química, es el tercer hallazgo el que da lugar a la nueva firma biológica ecológica. Si pensamos en las firmas biológicas no simplemente en términos de sustancias químicas o partículas individuales,y en lugar de tener en cuenta los fluidos en los que aparecen las partículas, vemos que las abundancias químicas de los sistemas vivos se manifiestan en proporciones matemáticas entre la partícula y el medio ambiente. Estos patrones matemáticos generales pueden aparecer en sistemas acoplados que difieren significativamente de la Tierra.
En última instancia, el marco teórico está diseñado para su aplicación en futuras misiones planetarias. "Si vamos a un mundo oceánico y miramos las partículas en contexto con su fluido, podemos comenzar a preguntarnos si estas partículas exhiben una ley de potencia que dicenos dice que hay un proceso intencional, como la vida, que los hace ", explica Heather Graham, investigadora principal adjunta del Laboratorio de Biosignaturas Agnósticas de la NASA, del cual ella y Kempes son parte. Sin embargo, para dar este paso aplicado, necesitamos tecnología parapartículas de tamaño, que, por el momento, no tenemos para vuelos espaciales. Sin embargo, la teoría está lista, y cuando la tecnología aterrice en la Tierra, podremos enviarla a océanos helados más allá de nuestro sistema solar con una nueva y prometedora firma biológica enmano.
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Materiales proporcionado por Instituto Santa Fe . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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