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Sexta-feira, Maio 20, 2022

Nova pesquisa em astrobiologia prevê vida alienígena “como não a conhecemos”

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Fractal alienígena orgânico abstrato

A busca por vida alienígena se restringiu a usar a vida na Terra como referência, essencialmente procurando por “vida como a conhecemos” além da Terra. Para os astrobiólogos que procuram vida em outros planetas, simplesmente não existem ferramentas para prever as características da “vida como não a conhecemos”.

Em nova pesquisa publicada no Anais da Academia Nacional de Ciências (PNAS), uma equipe de cientistas abordou essa restrição identificando padrões universais na química da vida que não parecem depender de moléculas específicas. Essas descobertas fornecem uma nova oportunidade para prever características da vida alienígena com bioquímica diferente da vida na Terra.

“Queremos ter novas ferramentas para identificar e até mesmo prever características da vida que não conhecemos”, diz a coautora Sara Imari Walker, da Arizona State University. “Para isso, pretendemos identificar as leis universais que devem ser aplicadas a qualquer sistema bioquímico. Isso inclui o desenvolvimento de teoria quantitativa para as origens da vida e o uso de teoria e estatística para guiar nossa busca por vida em outros planetas”.

Planetas Semelhantes à Terra

Os pesquisadores descobriram várias leis de escala entre o número de enzimas em diferentes classes de enzimas e o tamanho do genoma de um organismo. Crédito: NASA/Ames/JPL-Caltech

Na Terra, a vida emerge da interação de centenas de compostos químicos e reações. Alguns desses compostos e reações são encontrados em todos os organismos, criando uma bioquímica universalmente compartilhada para toda a vida na Terra. Essa noção de universalidade, porém, é específica da bioquímica conhecida e não permite previsões sobre exemplos ainda não observados.

“Não somos apenas as moléculas que fazem parte do nosso corpo; nós, como seres vivos, somos uma propriedade emergente das interações das muitas moléculas de que somos feitos”, diz Walker, professor associado da Escola de Exploração da Terra e do Espaço da ASU e da Escola de Sistemas Adaptativos Complexos e vice-diretor de Além do Centro da ASU. “O que nosso trabalho está fazendo é desenvolver maneiras de transformar essa visão filosófica em hipóteses científicas testáveis.”

O autor principal Dylan Gagler, que se formou na ASU em 2020 com seu mestrado e agora é analista de bioinformática na[{” attribute=””>New York University Langone Medical Center in Manhattan, said he became interested in universal biology out of a desire to better understand the phenomenon of life. “It’s a surprisingly difficult concept to pin down,” he says. “As far as I can tell, life is ultimately a biochemical process, so I wanted to explore what life is doing at that level.”

Gagler and Walker ultimately decided that enzymes, as the functional drivers of biochemistry, were a good way to approach this concept. Using the Integrated Microbial Genomes and Microbiomes database, they, together with their collaborators, were able to investigate the enzymatic makeup of bacteria, archaea and eukarya, and thereby capture the majority of Earth’s biochemistry.

Through this approach, the team was able to discover a new kind of biochemical universality by identifying statistical patterns in the biochemical function of enzymes shared across the tree of life. In so doing, they verified that statistical patterns originated from functional principles that cannot be explained by the common set of enzyme functions used by all known life, and identified scaling relationships associated with general types of functions. 

“We identified this new kind of biochemical universality from the large-scale statistical patterns of biochemistry and found they are more generalizable to unknown forms of life compared to the traditional one described by the specific molecules and reactions that are common to all life on Earth,” explains co-author Hyunju Kim, an assistant research professor at ASU’s School of Earth and Space Exploration and ASU’s Beyond Center. “This discovery enables us to develop a new theory for the general rules of life, which can guide us in the search for novel examples of life.”

“We might expect these results to hold anywhere in the universe, and that’s an exciting possibility that motivates a lot of interesting work ahead,” says co-author Chris Kempes of the Santa Fe Institute.

Additional authors on this study are Bradley Karas, John Malloy, and Veronica Mierzejewski of ASU’s School of Earth and Space Exploration; and Aaron Goldman of Oberlin College and the Blue Marble Space Institute for Science.

This is the first major research resulting from the ASU-led team participating in the inaugural Interdisciplinary Consortia for Astrobiology Research (ICAR) program, funded through NASA’s Astrobiology Program. The breadth and depth of the research of the teams selected for ICAR fundings spans the spectrum of astrobiology research, from cosmic origins and planetary system formation to the origins and evolution of life and the search for life beyond Earth.

Reference: “Scaling laws in enzyme function reveal a new kind of biochemical universality” by Dylan C. Gagler, Bradley Karas, Christopher P. Kempes, John Malloy, Veronica Mierzejewski, Aaron D. Goldman, Hyunju Kim and Sara I. Walker, 25 February 2022, Proceedings of the National Academy of Sciences.
DOI: 10.1073/pnas.2106655119





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