Jeśli zastanawiamy się nad ziemskim życiem, zwykle przywołujemy konkretne przykłady, od zwierząt po bakterie. Ale jeśli chodzi o pracę astrobiologów, muszą brać pod uwagę nie tylko poszczególne organizmy, ale także ekosystem i biosferę jako całość.
Naukowcy chcą zrozumieć, czy życie jest wybrykiem ewolucji wyłącznie ziemskiej, czy też istnieją bardziej ogólne zasady organizacyjne. Jeśli to ostatnie jest prawdą, to powinny istnieć uniwersalne zasady nie tylko dla życia na Ziemi, ale także na innych planetach. Istnienie uniwersalnej biologii miałoby ogromny wpływ na proces poszukiwania przedstawicieli obcych. Ponadto możliwe byłoby przewidzenie przynajmniej pewnej części właściwości życia na innych planetach.
Wykres przedstawia biosferę, ekosystemy i indywidualną biochemię organizmów w postaci łączenia cząsteczek zaangażowanych w reakcje ogólne. Tutaj widać, że różne prawa skalowania są powszechne na różnych poziomach organizacji biologicznej.
Poprzednie badania w konkretnej dziedzinie koncentrowały się na konkretnych poziomach organizacji w biologii, takich jak pojedyncze organizmy lub społeczności ekologiczne. Poziomy tworzą hierarchię, w której gatunki składają się z kontaktu z molekułami, a ekosystemy składają się z oddziałujących ze sobą osób. Nowe badanie postanowiło skupić się nie na poszczególnych poziomach, ale na samej hierarchii (biosferze jako całości). Jeśli chcesz studiować zasady rządzące biologią, musisz wiedzieć, jak organizowane są żywe systemy na różnych poziomach, a nie na jednym.
Okazało się, że biochemia (zarówno na poziomie organizmów, jak i ekosystemów) podlega ogólnym zasadom organizacyjnym. Oznacza to, że w organizacji biochemii w skali planetarnej istnieje sens. Do analizy naukowcy stworzyli sieci biochemiczne, wykorzystując globalną bazę danych 28 286 genomów i metagenomów z przypisami oraz 8 658 skatalogowanych reakcji biochemicznych. Ujawnili także przepisy dotyczące skalowania dotyczące różnorodności biochemicznej i struktury sieci.
Kwantyfikacja ogólnych zasad życia jest trudnym zadaniem. Jego rozwiązanie polegało na połączeniu narzędzi z nauk sieciowych i teorii skalowania, wykorzystujących duże zbiory danych genomicznych z katalogu. Świadomość zasad organizacji biochemii w skali globalnej pozwala nam zrozumieć funkcjonalność życia w postaci procesu planetarnego. O wiele łatwiej będzie znaleźć życie na innej planecie.
