Nueva biofirma ecológica para identificar en otros mundos
Una nueva firma biológica ecológica podría ayudar a los científicos a detectar vida en entornos muy diferentes al de la Tierra.
La nueva investigación de un equipo dirigido por el profesor del Instituto Santa Fe (SFI) Chris Kempes toma su punto de partida de la idea de que la estequiometría, o proporciones químicas, pueden servir como biofirmas.
Dado que "los sistemas vivos muestran proporciones sorprendentemente consistentes en su composición química", explica Kempes, "podemos usar la estequiometría para ayudarnos a detectar la vida". Sin embargo, como explica en un comunicado Simon Levin, miembro de la Junta Científica de SFI y colaborador, "las proporciones elementales particulares que vemos en la Tierra son el resultado de las condiciones particulares aquí, y un conjunto particular de macromoléculas como proteínas y ribosomas, que tienen su propia estequiometría" ¿Cómo se pueden generalizar estas proporciones elementales más allá de la vida que observamos en nuestro propio planeta?
El grupo, cuyo trabajo se publica en Bulletin of Mathematical Biology, resolvió este problema basándose en dos patrones similares a leyes, dos leyes de escala, que se entrelazan en proporciones elementales que hemos observado en la Tierra. La primera 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, disminuyen las concentraciones de proteínas y aumentan las concentraciones de arn.
La segunda es que la abundancia de células en un entorno dado sigue una distribución de ley de potencias. La tercera, que se deriva de la integración de la primera y la segunda en un modelo ecológico simple, es que la abundancia elemental de partículas con respecto a la abundancia elemental en el fluido ambiental es una función del tamaño de partícula.
Si bien el primero de estos (que las proporciones elementales cambian con el tamaño de las partículas) lo convierte en una firma biológica química, es el tercer hallazgo el que da lugar a la nueva firma biológica ecológica. Si pensamos en las biofirmas 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 proporciones matemáticas entre la partícula y el medio ambiente. Estos patrones matemáticos generales pueden aparecer en sistemas acoplados 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 empezar a preguntarnos si estas partículas exhiben una ley de potencia que nos dice que hay un proceso intencional, como la vida, que las hace", explica Heather Graham, investigadora principal adjunta en el Lab for Agnostic Biosignatures de la NASA, del cual ella y Kempes forman parte.
Sin embargo, para dar este paso aplicado, necesitamos tecnología para clasificar por tamaño las partículas, que, por el momento, no tenemos para los vuelos espaciales. Sin embargo, la teoría está lista, y cuando la tecnología aterrice en la Tierra, podremos enviarla a océanos helados más allá de nuestro sistema solar con una nueva firma biológica prometedora en la mano.
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