Astronaujiena. Universalūs gyvybės sistemų sąryšiai

Nežemiškos gyvybės paieškos yra bene daugiausiai visuomenės dėmesio pritraukianti astronominių tyrimų sritis. Deja, paieškas labai riboja tai, kad nežinome, kiek įvairi gali būti gyvybė kitose planetose. Kažkiek tą bandome suprasti nagrinėdami žemiškąją gyvybę, bet visada išlieka klausimas, ar atrandami dėsningumai yra fundamentalūs, ar tik specifiški nagrinėjamiems organizmams arba jų sistemoms. Neseniai pristatytas tyrimas, kuriame ieškoma bendriausių įmanomų žemiškos gyvybės dėsningumų, kurie turėtų apeiti šią „pavienių organizmų“ problemą.


Fotosintezė yra viena iš geriausiai žinomų biocheminių reakcijų. Jos metu augalai, naudodami Saulės energiją, anglies dvideginį verčia deguonimi. Šaltinis: The Beaker Life

Visi gyvi organizmai vykdo įvairias biochemines reakcijas. Vienų reakcijų produktai dalyvauja kitose reakcijose, kai kurie produktai katalizuoja kitas reakcijas, dar kiti – stabdo. Visos reakcijos ir jų ryšiai sudaro biocheminį tinklą. Tyrime nagrinėjami būtent tokie tinklai. Jie suskirstyti į dvi grupes – tinklus, egzistuojančius individualiuose organizmuose, ir tinklus, egzistuojančius ekosistemose. Tai yra labai skirtingo dydžio ir sudėtingumo dariniai, tačiau jų biocheminiai tinklai, pasirodo, kai kuriais atžvilgiais yra gana panašūs. Matematiškai nagrinėdami bet kokį tinklą, galime suskaičiuoti jo elementų skaičių, elementų ryšių skaičių, vidutinį atstumą tarp dviejų elementų, vidutinį jungčių skaičių kiekvienam elementui, ir taip toliau. Suskaičiavus šiuos dydžius abiejų rūšių tinklams nustatyta, kad ir pavienių organizmų, ir ekosistemų tinklų savybės vienodai priklauso nuo reakcijų tinkle dalyvaujančių molekulių skaičiaus.


Reakcijų skaičius (viršutinė eilutė), fermentų klasių skaičius, vidutinis atstumas tinkle tarp reakcijų bei tinklo glaustumas individų (kairėje) ir ekosistemų (dešinėje) biocheminiuose tinkluose. Pateikta verčių priklausomybė nuo kiekviename tinkle esančių molekulių skaičiaus (horizontali ašis). Matome, kad ir individų, ir ekosistemų tinklai yra panašūs. Šaltinis: Kim ir kt. 2019, Science Advances

Taip pat tyrime patikrinta, ar tokie sąryšiai gali kilti atsitiktinai. Paėmę daugybę žinomų biocheminių reakcijų, tyrėjai sukūrė atsitiktinius iš jų sudarytus tinklus, kurie įmanomi chemiškai. Paaiškėjo, kad tokie tinklai skiriasi nuo realių, kai kuriais atvejais netgi labai stipriai. Taigi gyvybiniai procesai apriboja cheminių reakcijų įvairovę.

Dar vienas atradimas – skirtingų gyvybės domenų biocheminiai tinklai turi reikšmingų skirtumų. Gyvybė yra skirstoma į tris domenus: bakterijas, archėjas ir eukariotus (pastariesiems priklauso visi augalai, grybai ir gyvūnai). Domenai išskiriami pagal genetines ir struktūrines savybes, bet šis tyrimas parodo, kad skiriasi ir jų vykdomos biocheminės reakcijos. Tiesa, dauguma junginių, dalyvaujančių reakcijose, sutampa; domenus atskiriame būtent pagal reakcijų tinklų savybes. Toks rezultatas – labai įdomus mokslo tarpdiscipliniškumo pavyzdys, kai visiškai matematiniai metodai panaudojami atradimui biologijos srityje padaryti.


Pagrindinių gyvybės medžio šakų schema. Trys domenai (pažymėti skirtingomis spalvomis) skiriasi ne tik genetika ir struktūra, bet ir vykdomų biocheminių reakcijų tinklais. Šaltinis: Wikimedia Commons

Šis atradimas leidžia spręsti, kad biocheminių reakcijų tinklai turi savybių, kurios yra universalios visai gyvybei, nesvarbu, ar kalbėsime apie individus, ar apie ekosistemas ar net visą Žemės biosferą. Ir šios savybės susiformavo ne atsitiktinai, bet būtent dėl gyvybės poveikio savo aplinkai ir sau pačiai. Taigi, nors ir nelabai tvirtai, galime spėti, kad panašūs dėsningumai gali galioti ir gyvybei kitose planetose. O tai gali būti labai svarbu, nes būtent tokie dėsningumai gali tapti pirmuoju įrodymu, kad gyvybė kažkur kitur egzistuoja. Mat nežemiška gyvybė beveik neabejotinai bus ne protinga civilizacija, ir greičiausiai netgi ne sudėtingi daugialąsčiai padarai, o įvairūs pirmykščiai organizmai, galimai iš pažiūros nedaug besiskiriantys nuo negyvos aplinkos. Bet jei nustatytume, kad nežemiškoje aplinkoje – ar tai būtų vandenynas po Europos ledu, ar egzoplanetos atmosfera – egzistuoja biocheminių reakcijų tinklas, kurio kilmės negalima paaiškinti atsitiktiniais procesais, tai būtų nemenkas žingsnis gyvybės egzistavimo įrodymo link.

Tyrimo rezultatai publikuojami Science Advances.

Šią naujieną parašiau, nes turiu daug dosnių rėmėjų Patreon platformoje – ačiū jiems! Jei manote, kad mano tekstai verti vieno kito dolerio per mėnesį, paremti mane galite ir jūs.

Už naudingus patarimus rengiant tekstą dėkoju VU GMC Biochemijos instituto mokslininkei dr. Marijai Ger.

Laiqualasse

4 comments

  1. Sveiki,
    Aciu, labai idomus straipsnis. Bet ko gero ta jau labai seniai numate religija, kuri teigia ,,kaip danguje, taip ir ant zemes,,
    Ar nebus taip, kad mikro virusai yra savaime egzistuojantys visatos elementas, kuris yra visur ir visada, kaip molekules. Ir tik priklausomai nuo esamos terpes tam tikroj aplinkoj, planetoj ar palydove, jie mutuoja ir vystosi, kiek ta terpe leidzia iki protingos gyvybes?

    1. Kas yra „mikro virusas“?
      Gyvybė, žinoma, vystosi priklausomai nuo aplinkos, bet teigti, kad ji yra universali neišvengiamybė, pagal dabar turimus duomenis, būtų pernelyg drąsu.

  2. Kodel siuolaikinis mokslas atmeta(ar slepia) jau senai gyvavusios civilizacijos(tikriausiai ne zemietiskos) irodymus??? Jug,ir taip matome ,kad givybe gali prisitaikiti ir klesteti ,bet kur(radijacijos zona,cernobilis. Givybe klesti !!)

    1. Jeigu tokių įrodymų būtų, tai mokslas jų nei atmetinėtų, nei slėptų. Tuo tarpu pseudomokslininkų ar sąmokslo teoretikų išsigalvojimus atmesti ne tik galima, bet ir būtina.

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *