Artificiellt liv delar biosignatur med terrestra kusiner

I början av 1960-talet arbetade den oberoende vetenskapsmannen James Lovelock som konsult för NASA och utvecklade sätt att analysera utomjordiska atmosfärer. Detta arbete ledde honom till den dramatiska slutsatsen att livet skulle lämna en outplånlig prägel på den kemiska sammansättningen av vilken planet som helst.

Under miljarder år, sa han, skulle livets processer skapa en dimma av kemikalier som inte liknar allt som kan bildas i en vanlig kemisk jämvikt.

Han gick till och med längre och antydde att denna atmosfär och det liv som den stödde skulle bilda ett slags självreglerande system som i sig kunde ses som en levande organism – Gaia-hypotesen. Lovelock säger att så snart han såg den första analysen av den kemiska sammansättningen av Mars atmosfär, som nästan helt består av koldioxid och kväve, visste han att planeten inte kunde försörja liv.

Sedan dess har sökandet efter biosignaturer blivit ett viktigt problem för astrobiologer. Vi vet till exempel att stora mängder syre och små mängder metan genereras av livet på jorden. Och att karboxylsyror i jordlevande livsformer tenderar att ha till och med ganska udda antal kolatomer, ett faktum som används för att identifiera föroreningar i meteoritprover.

Problemet är förstås att vi bara har ett exempel på livet att studera. Så biosignaturerna för livet på jorden kan vara till liten användning för att identifiera ET-livsformer.

Idag föreslår Evan Dorn vid California Institute of Technology och ett par kompisar en lösning. Deras idé är att leta efter mätbara egenskaper hos evolutionen, snarare än bara liv. En sådan egenskap borde finnas i alla system som har utvecklats, säger de.

Det är viktigt eftersom forskare har utvecklat flera system där evolution äger rum, de mest kända är de olika försöken att skapa konstgjort liv med hjälp av datorkod och kiselchips. . En sådan signatur borde finnas både på jorden och in silico.

För att ta reda på det tittade Dorn och co i olika prover på fördelningen av biomolekyler, som amino- och karboxylsyror. De jämförde markslam, som uppenbarligen vimlar av liv, med resultatet av experiment för att syntetisera aminosyror, som inte har något liv. Och de tittade till och med på sammansättningen av meteoriter.

Deras resultat är intressanta. De fann att fördelningen av biomolekyler i frånvaro av liv i allmänhet återspeglar den termodynamiska kostnaden för att göra dem. Det finns alltså betydligt fler enkla aminosyror än komplexa, till exempel.

Prover som innehåller liv följer dock inte detta mönster. Där komplexa biomolekyler spelar en roll i livets processer och därför ger någon slags fördel, är de mycket vanligare än vad som kan förklaras med termodynamiska argument.

Det är mer eller mindre vad de flesta astrobiologer skulle förvänta sig.

Därefter gjorde Dorn och co en liknande typ av analys av ett system av artificiellt liv som heter Avida. I denna värld är livets byggstenar delar av datorkod som utför enkla instruktioner. Koppla ihop flera instruktioner och du har en komplex molekyl. Om dessa molekyler har en kod som gör att de kan kopiera kan de reproducera sig.

Miljöfaktorer som mutationshastigheten kontrolleras externt av datavetare som också injicerar en konstant ström av kod som organismer kan konsumera när de utvecklas. Dorn och co jämförde sedan fördelningen av kod i Avidianska världar före och efter evolutionen hade inträffat.

Det visar sig att avidiska varelser gör samma typ av prägel på sin miljö som jordlevande organismer gör på sin. Avidians ser till att vissa bitar av kod väljs ut så att de är mycket vanligare i ett utvecklat system än i ett som börjar från början.

Dorn och co kallar detta biosignaturen för distribution av monomeröverflöd och antar att den är gemensam för alla livsformer.

Det är ett potentiellt spännande resultat - att det finns en universell biosignatur av evolution som kan användas för att upptäcka alla typer av utvecklat liv. Kalla det en evosignatur.

Dorn och co säger till och med att deras evosignatur kan visa sig lovande för att upptäcka utomjordiska biokemier.

Kanske. Först måste de här killarna tänka på några potentiella problem. Den avgörande egenskapen hos en biosignatur är att den måste vara resultatet av liv men inte av andra vanliga processer. Det måste vara unikt.

Annars riskerar du att få alla typer av falska positiva resultat (som faktiskt hände med Viking Mars-landertesterna utformade för att upptäcka liv).

Det är inte alls klart att så är fallet med Dorn och cos signatur. Även om evolutionen utan tvekan spelar en avgörande roll i livets utveckling, spelar den också en viktig roll i andra processer. Till exempel utnyttjar datavetare regelbundet evolutionsprocessen för att lösa problem som fabriksschemaläggning och flygplansdesign. Skulle dessa processer också visa en mätbar evosignatur?

Det är för tidigt att säga. Men Dorn och co måste kolla detta.

Naturligtvis finns det ett annat problem här också. Vad denna diskussion belyser är svårigheten att definiera livet i första hand. Det kan vara så att vi aldrig kommer att hitta en biosignatur eller evosignatur som är ett helt otvetydigt tecken på liv, bara en bra indikator

Oavsett resultatet ser det nya sättet att använda aLife för att testa evosignaturer ut som ett viktigt nytt sätt att undersöka detta problem.

Ref: arxiv.org/abs/1101.1013 : Monomer Abundance Distribution Patterns as a Universal Biosignature: Exempel från terrestriskt och digitalt liv

Dölj