RW Space

Международная команда исследователей из Университета штата Аризона (ASU) вышла за рамки сосредоточения внимания на отдельных уровнях общепринятой иерархии развития жизни и предложили изучить саму иерархию, сосредоточив внимание на биосфере в целом. Результаты их исследования были недавно опубликованы в издании Science Advances.

Когда мы думаем о жизни на Земле, мы можем думать об отдельных примерах — от животных до бактерий. Однако, когда астробиологи изучают жизнь, они должны учитывать не только отдельные организмы, но также экосистемы и биосферу в целом. Сегодня астробиологии растет интерес к тому, является ли жизнь, как мы ее знаем, причудой конкретной эволюционной истории Земли, или, наоборот, в ее основе заложены более общие организационные принципами.

Ученые предполагают, что если существуют общие принципы, которые могут объяснить свойства, общие для всей жизни на Земле, то они могут быть универсальными для всей жизни, даже жизни на других планетах. Если бы существовала «универсальная биология», это имело бы важные последствия для поиска жизни за пределами Земли, для создания искусственной жизни в лаборатории и для выяснения происхождения жизни, что, в свою очередь, позволило бы ученым хоть как-то предугадать некоторые свойства инопланетной жизни.

Предыдущие исследования в этой области были в основном сосредоточены на конкретных уровнях организации в биологии, таких как отдельные организмы или экологические сообщества. Эти уровни образуют иерархию, в которой индивиды состоят из взаимодействующих молекул, а экосистемы — из взаимодействующих индивидов.

«Чтобы понять общие принципы, регулирующие биологию, мы должны понять, как живые системы организуются на разных уровнях, а не только на каком-то определенном», — отметил ведущий автор нового исследования Hyunju Kim из Beyond Center ASU и Школы исследования Земли и космоса.

В ходе этого исследования команда обнаружила, что биохимия как на уровне организмов, так и экосистем регулируется общими организационными принципами.

«Это означает, что в организации биохимии планетарного масштаба есть логика», — сообщил соавтор работы, Харрисон Смит из Школы исследования Земли и космоса. «Ученые долго говорили об этом типе логики, но до сих пор они изо всех сил пытались измерить ее. Количественная оценка ее может помочь нам ограничить возникновение жизни на планете».

Для своих наблюдений команда ученых создала биохимические сети, используя глобальную базу данных из 28 146 аннотированных геномов и метагеномов и 8 658 каталогизированных биохимических реакций. При этом они раскрыли законы о масштабировании, регулирующие биохимическое разнообразие и структуру сети, которые распределены между уровнями организации от отдельных лиц до экосистем и биосферы в целом.

«Количественная оценка общих принципов жизни не ограничиваясь областью на отдельном древе жизни или конкретной экосистемой — очень сложная задача», — отметил Смит. «Но мы смогли сделать это, комбинируя инструменты из сетевой науки и теории масштабирования, одновременно используя большие наборы геномных данных, которые исследователи каталогизировали».

«Понимание принципов организации биохимии в глобальном масштабе позволяет нам лучше понять, каким образом жизнь функционирует в виде планетарного процесса», — сообщил Уолкер. «Способность более строго определять универсальные свойства жизни на Земле также предоставит астробиологам новые количественные инструменты для поиска инопланетной жизни — как в лаборатории так и в космосе».