La búsqueda de vida extraterrestre se ha restringido al uso de la vida en la Tierra como referencia, esencialmente buscando “la vida tal como la conocemos” más allá de la Tierra. Para los astrobiólogos que buscan vida en otros planetas, simplemente no hay herramientas para predecir las características de “la vida tal como no la conocemos”.
En una nueva investigación publicada en Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), un equipo de científicos abordó esta restricción identificando patrones universales en la química de la vida que no parecen depender de moléculas específicas. Estos hallazgos brindan una nueva oportunidad para predecir las características de la vida extraterrestre con una bioquímica diferente a la vida terrestre.
“Queremos tener nuevas herramientas para identificar e incluso predecir características de la vida que no conocemos”, dice la coautora Sara Imari Walker de la Universidad Estatal de Arizona. “Para hacerlo, nuestro objetivo es identificar las leyes universales que deberían aplicarse a cualquier sistema bioquímico. Esto incluye el desarrollo de una teoría cuantitativa sobre los orígenes de la vida y el uso de la teoría y las estadísticas para guiar nuestra búsqueda de vida en otros planetas”.
En la Tierra, la vida surge de la interacción de cientos de compuestos y reacciones químicas. Algunos de estos compuestos y reacciones se encuentran en todos los organismos, creando una bioquímica compartida universalmente para toda la vida en la Tierra. Sin embargo, esta noción de universalidad es específica de la bioquímica conocida y no permite hacer predicciones sobre ejemplos aún no observados.
“No somos solo las moléculas que forman parte de nuestros cuerpos; nosotros, como seres vivos, somos una propiedad emergente de las interacciones de las muchas moléculas de las que estamos hechos”, dice Walker, quien es profesor asociado en la Escuela de Exploración de la Tierra y el Espacio de ASU y en la Escuela de Sistemas Adaptativos Complejos y subdirector de Más allá del centro de ASU. “Lo que nuestro trabajo está haciendo es desarrollar formas de convertir esa visión filosófica en hipótesis científicas comprobables”.
El autor principal Dylan Gagler, quien se graduó de ASU en 2020 con su maestría y ahora es analista de bioinformática en el Centro Médico Langone de la Universidad de Nueva York en Manhattan, dijo que se interesó en la biología universal por el deseo de comprender mejor el fenómeno de la vida. “Es un concepto sorprendentemente difícil de precisar”, dice. “Hasta donde puedo decir, la vida es, en última instancia, un proceso bioquímico, así que quería explorar qué está haciendo la vida en ese nivel”.
Gagler y Walker finalmente decidieron que las enzimas, como impulsores funcionales de la bioquímica, eran una buena manera de abordar este concepto. Utilizando la base de datos Integrated Microbial Genomes and Microbiomes, ellos, junto con sus colaboradores, pudieron investigar la composición enzimática de bacterias, arqueas y eucariotas, y así capturar la mayor parte de la bioquímica de la Tierra.
A través de este enfoque, el equipo pudo descubrir un nuevo tipo de universalidad bioquímica al identificar patrones estadísticos en la función bioquímica de las enzimas compartidas en el árbol de la vida. Al hacerlo, verificaron que los patrones estadísticos se originaron a partir de principios funcionales que no pueden ser explicados por el conjunto común de funciones enzimáticas utilizadas por toda la vida conocida, e identificaron relaciones de escala asociadas con tipos generales de funciones.
“Identificamos este nuevo tipo de universalidad bioquímica a partir de los patrones estadísticos a gran escala de la bioquímica y descubrimos que son más generalizables a formas de vida desconocidas en comparación con la tradicional descrita por las moléculas y reacciones específicas que son comunes a toda la vida en la Tierra. ” explica el coautor Hyunju Kim, profesor asistente de investigación en la Escuela de Exploración de la Tierra y el Espacio de ASU y el Centro Más Allá de ASU. “Este descubrimiento nos permite desarrollar una nueva teoría de las reglas generales de la vida, que puede guiarnos en la búsqueda de nuevos ejemplos de vida”.
“Podríamos esperar que estos resultados se mantuvieran en cualquier parte del universo, y esa es una posibilidad emocionante que motiva mucho trabajo interesante por delante”, dice el coautor Chris Kempes del Instituto Santa Fe.
Otros autores de este estudio son Bradley Karas, John Malloy y Veronica Mierzejewski de la Escuela de Exploración de la Tierra y el Espacio de ASU; y Aaron Goldman de Oberlin College y el Instituto Espacial Blue Marble para la Ciencia.
Esta es la primera investigación importante que resulta del equipo dirigido por ASU que participa en el programa inaugural de Consorcios Interdisciplinarios para la Investigación de Astrobiología (ICAR), financiado a través del Programa de Astrobiología de la NASA. La amplitud y profundidad de la investigación de los equipos seleccionados para los fondos de ICAR abarca el espectro de la investigación en astrobiología, desde los orígenes cósmicos y la formación del sistema planetario hasta los orígenes y la evolución de la vida y la búsqueda de vida más allá de la Tierra.
