Чому людство може навчитися із позаземних біосигнатур

«Ми живемо в надзвичайний момент історії», — каже Дідьє Келоз, який керує Центром походження та поширеності життя ETH Zurich і Центром дослідження життя у Всесвіті Леверхалма в Кембриджі. Ще бувши докторантом, Келоз був першим, хто відкрив екзопланету — планету, що обертається навколо зірки сонячного типу за межами сонячної системи Землі. Відкриття, за яке він пізніше отримав Нобелівську премію з фізики.

За одне покоління вчені виявили понад 5000 екзопланет і передбачають потенційне існування ще трильйонів лише в галактиці Чумацький Шлях. Кожне відкриття викликає більше питань, ніж відповідей про те, як і чому життя виникло на Землі та чи існує воно деінде у Всесвіті. Технологічні досягнення, такі як космічний телескоп Джеймса Вебба та міжпланетні місії на Марс, прискорюють доступ до величезної кількості нових спостережень і даних, тому для розуміння виникнення життя у Всесвіті знадобиться конвергенція міждисциплінарної мережі.

ETH Zurich, Cambridge, Harvard і Chicago заснували «Origins Federation»

Об’єднавши зусилля з хіміком та іншим лауреатом Нобелівської премії Джеком Шостаком та астрономом Дімітаром Сасселовим, Дідьє Келоз оголосив про заснування нової «Федерації походження » під час щорічної зустрічі Американської асоціації сприяння розвитку науки (AAAS) у 2023 році. Хоча вигадана міжзоряна федерація може одразу спасти на думку, цей міжнародний альянс об’єднує досвід дослідників, які працюють над центрами походження життя та ініціативами в ETH Zurich,  кембридзькому університеті,  Гарвардському університеті та  Чиказькому університеті.

Разом вчені досліджуватимуть хімічні та фізичні процеси живих організмів і умови навколишнього середовища, сприятливі для підтримки життя на інших планетах. «Федерація Origins, — прокоментував Келоз, — будується на давніх колегіальних стосунках, зміцнених завдяки співпраці в рамках нещодавно завершеного проєкту з Фондом Саймонса».

Така співпраця підтримує роботу таких дослідників, як професор зоології Емілі Мітчелл. Мітчелл, який працює з Келозом у Кембридзькому Центрі дослідження життя у Всесвіті Леверхулм, є екологічним мандрівником у часі. Вона використовує польове лазерне сканування та статистичну математичну екологію на скам’янілостях глибоководних організмів віком 580 мільйонів років, щоб визначити рушійні фактори, які впливають на макроеволюційні моделі життя на Землі. Виступаючи під час сесії ETH Zurich «Походження життя» в AAAS, Мітчелл повернув учасників у час на 4 мільярди років тому, коли рання атмосфера Землі — позбавлена ​​кисню та насичена метаном — показала перші ознаки мікробного життя. Вона розповіла про те, як життя виживає в екстремальних умовах, а потім розвивається, пропонуючи потенційні астробіологічні ідеї про походження життя в інших частинах Всесвіту.

«Коли ми починаємо досліджувати інші планети за допомогою місій на Марс, — каже Мітчелл, — біосигнатури можуть виявити, чи є походження самого життя та його еволюція на Землі просто випадковим випадком чи частиною фундаментальної природи Всесвіту. з усіма його біологічними та екологічними складнощами».

Заселення простору синтетичними клітинами

Хоча складні біологічні клітини ще не повністю вивчені, синтетичні клітини дозволяють біохімікам, таким як Кейт Адамала з протобіологічної лабораторії Університету Міннесоти, деконструювати складні системи на простіші частини. Частини, які дозволяють вченим зрозуміти основні принципи життя та еволюції не лише на Землі, але потенційно життя на інших планетах Сонячної системи.

Адамала почала свій пошук побудувати життя з нуля, бувши аспіранткою Гарварду, працюючи з Нобелівським лауреатом Джеком Шостаком. Вона намагається створити прості, схожі на клітини біореактори, схожі на найдавніші форми життя, застосовуючи принципи інженерії до біології. Під час AAAS Адамала пояснив, як синтетичні клітини дозволяють вченим вивчати минуле, теперішнє та майбутнє життя у Всесвіті. На відміну від біологічних клітин, можна оцифрувати синтетичні клітини та передавати їх на великі відстані, щоб створити, наприклад, ліки або вакцини на вимогу – «астроаптеку», яка потенційно може підтримувати життя на космічному кораблі або навіть у майбутній марсіанській колонії. До цього часу синтетичні клітини пропонують людству практичне застосування з точки зору стійких енергетичних систем, підвищення врожайності та біомедичної терапії.