Kunstigt liv deler biosignatur med terrestriske fætre

I begyndelsen af ​​1960'erne arbejdede den uafhængige videnskabsmand James Lovelock som konsulent for NASA ved at udvikle måder at analysere udenjordiske atmosfærer på. Dette arbejde førte ham til den dramatiske konklusion, at livet ville efterlade et uudsletteligt præg på den kemiske sammensætning af enhver planet.

I løbet af milliarder af år, sagde han, ville livets processer skabe en tåge af kemikalier ulig noget, der kunne dannes i en almindelig kemisk ligevægt.

Han gik endda videre for at foreslå, at denne atmosfære og det liv, den understøttede, ville danne en slags selvregulerende system, der i sig selv kunne opfattes som en levende organisme - Gaia-hypotesen. Lovelock siger berømt, at så snart han så den første analyse af den kemiske sammensætning af Mars-atmosfæren, som næsten udelukkende består af kuldioxid og nitrogen, vidste han, at planeten ikke kunne understøtte liv.

Siden da er søgningen efter biosignaturer blevet et vigtigt problem for astrobiologer. Vi ved for eksempel, at store mængder ilt og små mængder metan genereres af livet på Jorden. Og at carboxylsyrer i jordiske livsformer har en tendens til at have endog ret ulige antal kulstofatomer, et faktum, der bruges til at identificere forurening i meteoritprøver.

Problemet er selvfølgelig, at vi kun har ét eksempel på livet at studere. Så biosignaturerne af livet på Jorden kan være til ringe nytte til at identificere ET-livsformer.

I dag foreslår Evan Dorn ved California Institute of Technology og et par venner en løsning. Deres idé er at lede efter målbare egenskaber ved evolution, snarere end blot liv. Sådan en egenskab burde være til stede i ethvert system, der har udviklet sig, siger de.

Det er vigtigt, fordi videnskabsmænd har udviklet adskillige systemer, hvor evolution finder sted, hvor det mest berømte er de forskellige forsøg på at lave kunstigt liv ved hjælp af computerkode og siliciumchips. . En sådan signatur burde være til stede både på Jorden og i silico.

For at finde ud af det kiggede Dorn og co i forskellige prøver på fordelingen af ​​biomolekyler, såsom amino- og carboxylsyrer. De sammenlignede terrestrisk slam, som åbenlyst vrimler med liv, med resultatet af eksperimenter til at syntetisere aminosyrer, som ikke har noget liv. Og de så endda på sammensætningen af ​​meteoritter.

Deres resultater er interessante. De fandt ud af, at fordelingen af ​​biomolekyler i fravær af liv generelt afspejler de termodynamiske omkostninger ved at lave dem. Der er altså langt flere simple aminosyrer end komplekse, f.eks.

Prøver, der indeholder liv, følger dog ikke dette mønster. Hvor komplekse biomolekyler spiller en rolle i livets processer og derfor giver en form for fordel, er de meget mere almindelige, end det kan forklares med termodynamiske argumenter.

Det er mere eller mindre, hvad de fleste astrobiologer ville forvente.

Dernæst lavede Dorn og co en lignende form for analyse af et system af kunstigt liv kaldet Avida. I denne verden er livets byggesten elementer af computerkode, der udfører enkle instruktioner. Forbind flere instruktioner sammen, og du har et komplekst molekyle. Hvis disse molekyler har en kode, der tillader dem at kopiere, kan de reproducere.

Miljøfaktorer såsom mutationshastigheden styres eksternt af computerforskere, som også injicerer en konstant strøm af kode, som organismer kan forbruge, efterhånden som de udvikler sig. Dorn og co sammenlignede derefter fordelingen af ​​kode i Avidianske verdener før og efter evolutionen havde fundet sted.

Det viser sig, at Avidianske væsner gør samme slags præg på deres miljø, som terrestriske organismer gør på deres. Avidians sikrer, at visse stykker kode er præferentielt udvalgt, så de er langt mere almindelige i et udviklet system end i et, der starter fra bunden.

Dorn og co kalder dette biosignaturen for monomeroverflodsfordeling og antager, at det er fælles for alle livsformer.

Det er et potentielt spændende resultat - at der er en universel biosignatur af evolution, der kunne bruges til at spotte enhver form for udviklet liv. Kald det en evosignatur.

Dorn og co siger endda, at deres evosignatur kan vise løfte om at opdage fremmede biokemier.

Måske. Først skal disse fyre tænke over nogle potentielle problemer. Den afgørende egenskab ved en biosignatur er, at den skal være et resultat af liv, men ikke af andre almindelige processer. Det skal være unikt.

Ellers risikerer du alle slags falske positiver (som faktisk skete med Viking Mars-landertest designet til at spotte liv).

Det er slet ikke klart, at det er tilfældet med Dorn og cos underskrift. Mens evolution uden tvivl spiller en afgørende rolle i livets udvikling, spiller den også en vigtig rolle i andre processer. For eksempel udnytter dataloger regelmæssigt evolutionsprocessen til at løse problemer som fabriksplanlægning og flydesign. Ville disse processer også demonstrere en målbar evosignatur?

Det er for tidligt at sige. Men Dorn og co skal tjekke dette.

Selvfølgelig er der også et andet problem her. Hvad denne diskussion fremhæver er vanskeligheden ved at definere livet i første omgang. Det kan være, at vi aldrig vil finde en biosignatur eller evosignatur, der er et helt utvetydigt tegn på liv, blot en god indikator

Uanset resultatet, ligner den nye tilgang med at bruge aLife til at teste evosignaturer en vigtig ny måde at undersøge dette problem på.

Ref: arxiv.org/abs/1101.1013 : Monomer Abundance Distribution Patterns as a Universal Biosignature: Eksempler fra terrestrisk og digitalt liv

skjule