Des chercheurs sur les origines de la vie développent une nouvelle biosignature écologique :

Lorsque les scientifiques chassent pour la vie, ils recherchent souvent des biosignatures, des produits chimiques ou des phénomènes qui indiquent l’existence d’une vie présente ou passée. Pourtant, il n’est pas nécessairement vrai que les signes de vie sur Terre sont des signes de vie dans d’autres environnements planétaires. Comment trouver la vie dans des systèmes qui ne ressemblent pas aux nôtres?

Dans le cadre d’un nouveau travail révolutionnaire, une équipe * dirigée par le professeur Chris Kempes de l’Institut Santa Fe a développé une nouvelle biosignature écologique qui pourrait aider les scientifiques à détecter la vie dans des environnements très différents. Leurs travaux figurent dans un numéro spécial du Bulletin of Mathematical Biology rassemblé en l’honneur du biologiste mathématicien renommé James D. Murray.

La nouvelle recherche aspect de l’idée que la stoechiométrie, ou rapports chimiques, peut servir de biosignatures. Puisque «les systèmes vivants affichent des ratios étonnamment cohérents dans leur composition chimique», explique Kempes, «nous pouvons utiliser la stoechiométrie pour nous aider à détecter la vie». Pourtant, comme l’explique Simon Levin, membre et contributeur du SFI Science Board, «les rapports élémentaires particuliers que nous voyons sur Terre sont le résultat des problems particulières ici, et d’un ensemble particulier de macromolécules comme les protéines et les ribosomes, qui ont leur propre stoechiométrie. ” Remark ces rapports élémentaires peuvent-ils être généralisés au-delà de la vie que nous observons sur notre propre planète?

Le groupe a résolu ce problème en s’appuyant sur deux modèles de loi, deux lois d’échelle, qui sont enchevêtrés dans les rapports élémentaires que nous avons observés sur Terre. Le leading d’entre eux est que dans les cellules individuelles, la stoechiométrie varie avec la taille des cellules. Chez les bactéries, par exemple, à mesure que la taille des cellules augmente, les concentrations de protéines diminuent et les concentrations d’ARN augmentent. La seconde est que l’abondance de cellules dans un environnement donné suit une distribution de loi de puissance. Le troisième, qui découle de l’intégration du premier et du 2nd dans un modèle écologique very simple, est que l’abondance élémentaire des particules par rapport à l’abondance élémentaire dans le fluide environnemental est fonction de la taille des particules.

Alors que le premier d’entre eux (que les ratios élémentaires changent avec la taille des particules) conduit à une biosignature chimique, c’est la troisième constatation qui conduit à la nouvelle biosignature écologique. Si nous ne pensons pas aux biosignatures simplement en termes de produits chimiques ou de particules uniques, mais que nous tenons plutôt compte des fluides dans lesquels les particules apparaissent, nous voyons que les abondances chimiques des systèmes vivants se manifestent par des rapports mathématiques entre la particule et l’environnement. Ces modèles mathématiques généraux peuvent apparaître dans des systèmes couplés qui diffèrent considérablement de la Terre.

En fin de compte, le cadre théorique est conçu pour être appliqué dans les futures missions planétaires. “Si nous allons dans un monde océanique et regardons les particules dans le contexte de leur fluide, nous pouvons commencer à nous demander si ces particules présentent une loi de puissance qui nous dit qu’il y a un processus intentionnel, comme la vie, qui les fabrique”, explique Heather Graham, chercheuse principale adjointe au laboratoire de la NASA pour les biosignatures agnostiques, dont elle et Kempes font partie. Pour franchir cette étape appliquée, cependant, nous avons besoin d’une technologie pour trier par taille les particules, ce que nous n’avons pas pour le minute pour les vols spatiaux. Pourtant, la théorie est prête, et lorsque la technologie atterrit sur Terre, nous pouvons l’envoyer dans des océans glacés au-delà de notre système solaire avec une nouvelle biosignature prometteuse en major.