“Yaşam” için elimizdeki tek referans, Dünya’da bildiğimiz formlardır. Astrobiyologlar, uzaylı yaşamı ve hatta Dünya’daki yaşamın kökenlerini araştırmak için daha geniş bir kapsam gerektirebileceğinden şüpheleniyorlar. A NASA-finanse edilen araştırma ekibi, bizler gibi yaşamın özelliklerini tahmin etmek için araçlar geliştiriyor. yapma biliyor. Dergide yayınlanan yeni bir çalışmada Ulusal Bilimler Akademisi Bildiriler Kitabıekip, yaşam kimyasında belirli moleküllere bağlı görünmeyen evrensel kalıpları tanımlar.
Makalenin ortak yazarlarından SFI Harici Profesör Sara Imari Walker (Arizona Eyalet Üniversitesi) “Yaşamın 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 içerir.”
Dünya’da yaşam, yüzlerce kimyasal bileşik ve reaksiyonun etkileşiminden ortaya çıkar. Bu bileşiklerin ve reaksiyonların bazıları, Dünya organizmalarında evrensel olarak bulunur. Ekip, Entegre Mikrobiyal Genomlar ve Mikrobiyomlar veritabanını kullanarak, yeni bir tür biyokimyasal evrenselliği ortaya çıkarmak için bakteri, arke ve ökaryada bulunan biyokimyanın işlevsel itici güçleri olan enzimleri araştırdı.
Araştırmacılar, farklı enzim sınıflarındaki enzimlerin sayısı ile bir organizmanın genomunun boyutu arasında çeşitli ölçeklendirme yasaları keşfettiler. Kredi: NASA/Ames/JPL-Caltech
Enzimler, kimyasal bağları kırmak için su moleküllerini kullanmaktan (hidrolazlar) moleküler yapıları yeniden düzenlemeye (izomerazlar) ve büyük molekülleri bir araya getirmeye (ligazlar) kadar yaptıkları işe göre belirlenen gruplar olan geniş fonksiyonel sınıfların bir taksonomisinde kategorize edilebilir. Ekip, bu fonksiyonel kategorilerin her birindeki enzimlerin bolluğunun, bir organizmadaki genel enzim bolluğu ile ilgili olarak nasıl değiştiğini karşılaştırdı. Farklı enzim sınıflarındaki enzimlerin sayısı ile bir organizmanın genomunun boyutu arasında çeşitli ölçeklendirme yasaları – neredeyse algoritmik ilişkiler – keşfettiler. Ayrıca bu yasaların bu sınıflardaki belirli enzimlere bağlı olmadığını da buldular.
“Burada, tam üyeliği korumaya gerek kalmadan bu ölçeklendirme ilişkilerini elde ettiğinizi görüyoruz. Belirli sayıda transferazlara ihtiyacınız var, ancak özel transferazlar, “diyor makalenin ortak yazarlarından SFI Profesörü Chris Kempes. “Birçok ‘eşanlamlı’ var ve bu eş anlamlılar sistematik yollarla ölçekleniyor.”
Yeryüzünde, organizmalar kullanır DNA Ve aracılığıyla RNA, proteinler oluşturun. Fakat DNA, RNA ve proteinlerin makromolekülleri, evrendeki yaşamı tanımlamamıza, Dünya’daki yaşamın kökenlerini anlamamıza veya sentetik biyoloji geliştirmemize yardımcı olacak mı? Kempes, “Ekip olarak bunun pek olası olmadığını düşünüyoruz” diyor. bu fonksiyonlar ancak bu makromoleküller hizmet eder ve organik, Dünya temelli yaşamda gözlemlenen metabolik ölçekleme ilişkileri tam olarak olabilir. Kempes, “Başka bir yerde yaşam gerçekten farklı moleküller kullansa bile, bu tür işlevsel kategoriler ve ölçekleme yasaları tüm evrende korunabilir” diyor.
Bu araştırma hakkında daha fazla bilgi için, Yeni Astrobiyoloji Araştırması “Bilmediğimiz Gibi” Yabancı Yaşamı Öngörüyor bölümüne bakın.
Referans: Dylan C. Gagler, Bradley Karas, Christopher P. Kempes, John Malloy, Veronica Mierzejewski, Aaron D. Goldman, Hyunju Kim ve Sara I. Walker, “Enzim işlevindeki ölçekleme yasaları yeni bir tür biyokimyasal evrenselliği ortaya koyuyor”, 25 Şubat 2022, Ulusal Bilimler Akademisi Bildiriler Kitabı.
DOI: 10.1073/pnas.2106655119
Bu çalışmadaki ek yazarlar ilk yazar Dylan Gagler’dir (New York Üniversitesi Langone Sağlık); Hyunju Kim, Bradley Karas, John Malloy ve Veronica Mierzejewski (Arizona Eyalet Üniversitesi); ve Aaron Goldman (Oberlin Koleji ve Mavi Mermer Uzay Bilim Enstitüsü).
Bu çalışma, John Templeton Vakfı ve NASA tarafından finanse edilen Agnostik Biyoimza Laboratuvarı ve Astrobiyoloji Araştırmaları için Disiplinlerarası Konsorsiyum (ICAR) tarafından desteklenmiştir.