Investigadores de Origins of Life desarrollan una nueva firma biológica ecológica: ScienceDaily

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Cuando los científicos buscan vida, a menudo buscan firmas biológicas, sustancias químicas o fenómenos que indiquen la existencia de vida presente o pasada. Sin embargo, no es necesariamente cierto que los signos de vida en la Tierra sean signos de vida en otros entornos planetarios. ¿Cómo encontramos vida en sistemas que no se parecen al nuestro?

En un trabajo nuevo e innovador, un equipo * dirigido por el profesor del Instituto Santa Fe, Chris Kempes, ha desarrollado una nueva firma biológica ecológica que podría ayudar a los científicos a detectar vida en entornos muy diferentes. Su trabajo aparece como parte de un número especial de Boletín de Biología Matemática recopilada en honor al famoso biólogo matemático James D. Murray.

La nueva investigación parte de la idea de que la estequiometría, o las relaciones químicas, pueden servir como firma biológica. Dado que «los sistemas vivos muestran relaciones sorprendentemente consistentes en su composición química», explica Kempes, «podemos usar la estequiometría para ayudarnos a detectar la vida». Sin embargo, como explica Simon Levin, miembro y colaborador del SFI Science Board, «las relaciones elementales particulares que vemos en la Tierra son el resultado de las condiciones particulares aquí, y de un conjunto particular de macromoléculas como proteínas y ribosomas, que han su propia estequiometría. «¿Cómo se pueden generalizar estas relaciones elementales más allá de la vida que observamos en nuestro planeta?

El equipo resolvió este problema basándose en dos modelos similares a leyes, dos leyes de escala, que se entrelazan en las relaciones elementales que hemos observado en la Tierra. El primero de ellos es que en las células individuales, la estequiometría varía con el tamaño de la célula. En las bacterias, por ejemplo, a medida que aumenta el tamaño de las células, las concentraciones de proteínas disminuyen y las de ARN aumentan. El segundo es que la abundancia de células en un entorno dado sigue una distribución de ley de potencia. El tercero, que surge de la integración del primero y segundo en un modelo ecológico simple, es que la abundancia elemental de partículas versus la abundancia elemental en el fluido ambiental es una función del tamaño de partícula.

Si bien el primero de ellos (que las proporciones elementales cambian con el tamaño de las partículas) constituye una firma química biológica, es el tercer descubrimiento que realiza para la nueva firma biológica ecológica. Si pensamos en las firmas biológicas no simplemente en términos de sustancias químicas o partículas individuales, y en su lugar tenemos en cuenta los fluidos en los que aparecen las partículas, vemos que las abundancias químicas de los sistemas vivos se manifiestan en relaciones matemáticas entre la partícula y el medio ambiente. Estos patrones matemáticos generales pueden surgir en sistemas emparejados que difieren significativamente de la Tierra.

En última instancia, el marco teórico está diseñado para su aplicación en futuras misiones planetarias. «Si vamos a un mundo oceánico y miramos las partículas en contexto con su fluido, podemos comenzar a preguntarnos si estas partículas exhiben una ley de potencia que nos dice que hay un proceso intencional, como la vida, que las crea. «, explica Heather Graham, investigadora principal adjunta del laboratorio de biofirmas agnósticas de la NASA, del cual ella y Kempes forman parte. Sin embargo, para dar este paso aplicado, necesitamos la tecnología para clasificar partículas, que actualmente no tenemos para los vuelos espaciales. Sin embargo, la teoría está lista y cuando la tecnología aterrice en la Tierra, podremos enviarla a los océanos congelados más allá de nuestro sistema solar con una nueva firma biológica prometedora en la mano.

Fuente de la historia:

Materiales proporcionados por Instituto Santa Fe. Nota: El contenido se puede cambiar por estilo y longitud.

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