Группа исследователей из Университета штата Аризона (ASU) продемонстрировала существование новой универсальной последовательности биохимии, которая не имеет уникальной связи с существующими формами жизни. Это сделает поиск жизни во Вселенной более широким, не ограничиваясь тем, как это известно на Земле.
На сегодняшний день все известные формы жизни имеют одного предка — LUCA (Последний универсальный общий предок). Однако она не обязательно имеет одинаковую биохимию со всеми видами жизни, даже с теми, которые еще не известны, например, инопланетной жизнью. Этот общий набор химических соединений, компонентов и реакций позволил определить класс универсальности в описании существующей жизни, однако ограниченной той жизнью, которую мы знаем.
Группа исследователей из Университета штата Аризона, используя статистический подход, сумела расширить эту концепцию универсальности, освободив ее от зависимости от химии земной жизни. Значение этого открытия необычайно велико. Действительно, эта модель будет направлять астробиологов в их поисках жизни во Вселенной, нацеленных уже не на известные нам формы жизни, а на что-то новое.
Статистический подход к биохимии
Исследование было сосредоточено на ферментах — функциональных двигателях биохимии и отличном кандидате для выявления универсальных свойств. Используя статистический подход, характерный для физики, команда изучила большой набор известных геномных данных, чтобы вывести состав ферментов и охватить большую часть биохимии Земли. Однако результаты этого анализа показали наличие статистических закономерностей в функциях ферментов, которые не зависят от известной биохимии.
Это говорит о существовании нового универсального класса, который может позволить ученым исследовать новые типы существующей биохимии. Соавтор опубликованной работы, Хюнджу Ким, доцент-исследователь АГУ, заявляет:
«Мы выявили этот новый тип биохимической универсальности на основе крупномасштабных статистических моделей биохимии. Мы обнаружили, что они более универсальны для неизвестных форм жизни, чем традиционные, описываемые специфическими молекулами и реакциями, общими для всего живого на Земле«.
Биохимическая и физическая универсальность
Биохимия — это изучение сложных реакций, которые приводят к возникновению жизни. Универсальность в этой области обусловлена наличием общих элементов во всех известных на сегодняшний день живых формах. Однако это понятие приобретает иной смысл, чем в физике. Здесь, по сути, термин универсальность относится к характеристикам или свойствам, общим для систем, наблюдаемых в больших масштабах.
В связи с этим можно определить классы универсальности, которые содержат математические модели, характеризующиеся тем же самым поведением. Они описываются физическими законами, которые не изменяются при изменении масштаба наблюдения системы и характеризуются так называемыми критическими показателями. Это фундаментальные факторы для идентификации универсального класса. Наличие одинаковых критических показателей в разных моделях, по сути, делает их составляющими равного класса универсальности.
Существование этой физической универсальности в биохимии может иметь важные последствия для формирования моделей новых примеров жизни. В дополнение к конкретной биохимии и эволюционной истории, которые мы знаем сегодня. В дополнение к общему предку, объединяющему все формы жизни на Земле: LUCA.
Кто такой LUCA?
Аббревиатура происходит от английского Last Universal Common Ancestor и обозначает последнего универсального общего предка. Согласно этой теории, LUCA является предком всех ныне известных организмов.
Наиболее общая классификация живых организмов включает бактерии, археи (древние бактерии) и эукариоты (животные, грибы, простейшие). Все они происходят от одного общего предка, LUCA, который существовал около 3-4 миллиарда лет назад. До сих пор неясно, был ли это отдельный организм или группа общих предков, разделивших генетическое наследство с современными организмами.
Однако что практически точно известно благодаря проведенному исследованию, так это возможность того, что LUCA ограничивается только существующей жизнью. Это откроет дверь для открытия новых существующих форм жизни и новой биохимии. Каково будет происхождение жизни там, в огромной и бесконечной Вселенной?
Полный текст исследования опубликован в журнале .