Yeni astrobiyoloji araştırması, hayatı ‘bilmediğimiz gibi’ öngörüyor

Yabancı yaşam arayışı, Dünya’daki yaşamı referans olarak kullanmakla sınırlandırıldı, esasen Dünya’nın ötesinde “bildiğimiz hayatı” arıyor. Başka gezegenlerde hayat arayan astrobiyologlar için, “bilmediğimiz hayatın” özelliklerini tahmin etmek için hiçbir araç yok.

Dergide yayınlanan yeni araştırmada Ulusal Bilimler Akademisi Bildiriler Kitabı (PNAS), bir bilim adamları ekibi, yaşam kimyasında belirli moleküllere bağlı görünmeyen evrensel kalıpları tanımlayarak bu kısıtlamanın üstesinden geldi. Bu bulgular, Dünya yaşamından farklı biyokimyaya sahip yabancı yaşamın özelliklerini tahmin etmek için yeni bir fırsat sunuyor.

Arizona Eyalet Üniversitesi’nden ortak yazar Sara Imari Walker, “Hayatın bilmediğimiz özelliklerini tanımlamak ve hatta tahmin etmek için yeni araçlara sahip olmak istiyoruz” diyor. “Bunu yapmak için, herhangi bir biyokimyasal sisteme uygulanması gereken evrensel yasaları belirlemeyi amaçlıyoruz. Bu, yaşamın kökenleri için nicel teori geliştirmeyi ve diğer gezegenlerde yaşam arayışımıza rehberlik etmek için teori ve istatistikleri kullanmayı içeriyor.”

Dünya’da yaşam, yüzlerce kimyasal bileşik ve reaksiyonun etkileşiminden ortaya çıkar. Bu bileşiklerin ve reaksiyonların bazıları, tüm organizmalarda bulunur ve dünyadaki tüm yaşam için evrensel olarak paylaşılan bir biyokimya yaratır. Ancak bu evrensellik kavramı, bilinen biyokimyaya özgüdür ve henüz gözlemlenmemiş örneklerle ilgili tahminlere izin vermez.

ASU’nun Dünya Okulu’nda doçent olan Walker, “Biz sadece bedenlerimizin bir parçası olan moleküller değiliz; canlılar olarak, yaptığımız birçok molekülün etkileşimlerinin ortaya çıkan bir özelliğiyiz” diyor. ve Uzay Keşif ve Karmaşık Uyarlanabilir Sistemler Okulu ve ASU’nun Ötesi Merkezi’nin müdür yardımcısı. “Çalışmamız, bu felsefi kavrayışı test edilebilir bilimsel hipotezlere dönüştürmenin yollarını geliştirmeyi amaçlıyor.”

2020 yılında ASU’dan yüksek lisans derecesi ile mezun olan ve şu anda Manhattan’daki New York Üniversitesi Langone Tıp Merkezi’nde biyoinformatik analisti olan baş yazar Dylan Gagler, yaşam olgusunu daha iyi anlama arzusundan evrensel biyoloji ile ilgilenmeye başladığını söyledi. “Saptanması şaşırtıcı derecede zor bir kavram” diyor. “Anlayabildiğim kadarıyla, hayat nihayetinde biyokimyasal bir süreçtir, bu yüzden hayatın bu seviyede ne yaptığını keşfetmek istedim.”

Gagler ve Walker sonunda, biyokimyanın işlevsel itici güçleri olan enzimlerin bu kavrama yaklaşmanın iyi bir yolu olduğuna karar verdiler. Entegre Mikrobiyal Genomlar ve Mikrobiyomlar veri tabanını kullanarak, işbirlikçileriyle birlikte bakterilerin, arkelerin ve ökaryaların enzimatik yapısını araştırabildiler ve böylece Dünya’nın biyokimyasının çoğunu ele geçirdiler.

Bu yaklaşım sayesinde ekip, hayat ağacı boyunca paylaşılan enzimlerin biyokimyasal işlevindeki istatistiksel kalıpları tanımlayarak yeni bir tür biyokimyasal evrensellik keşfetmeyi başardı. Bunu yaparken, istatistiksel kalıpların, bilinen tüm yaşam tarafından kullanılan ortak enzim işlevleri kümesiyle açıklanamayan işlevsel ilkelerden kaynaklandığını doğruladılar ve genel işlev türleri ile ilişkili ölçekleme ilişkilerini belirlediler.

“Biyokimyanın geniş ölçekli istatistiksel modellerinden bu yeni tür biyokimyasal evrenselliği belirledik ve Dünya’daki tüm yaşam için ortak olan belirli moleküller ve reaksiyonlar tarafından tanımlanan geleneksel olana kıyasla, bilinmeyen yaşam biçimlerine daha genellenebilir olduklarını gördük. ASU’nun Dünya ve Uzay Araştırmaları Okulu ve ASU’nun Ötesi Merkezi’nde yardımcı araştırma profesörü olan yardımcı yazar Hyunju Kim’i açıklıyor. “Bu keşif, yeni yaşam örnekleri arayışında bize rehberlik edebilecek, yaşamın genel kuralları için yeni bir teori geliştirmemizi sağlıyor.”

Santa Fe Enstitüsü’nden ortak yazar Chris Kempes, “Bu sonuçların evrenin herhangi bir yerinde tutmasını bekleyebiliriz ve bu, ileride birçok ilginç çalışmayı motive eden heyecan verici bir olasılık” diyor.

Bu çalışmanın diğer yazarları ASU’nun Dünya ve Uzay Araştırmaları Okulu’ndan Bradley Karas, John Malloy ve Veronica Mierzejewski; ve Oberlin Koleji’nden Aaron Goldman ve Blue Marble Space Institute for Science.