當我們想到地球上的生命時，我們可能會想到從動物到細菌的例子。然而，天體生物學家在研究生命時，不僅要考慮單個生物，還要考慮整個生態(tài)系統(tǒng)和生物圈。
在天體生物學中，人們越來越關注我們所知的生命是否是地球特定進化史的一個怪癖，或者生命是否可能由更普遍的組織原則所支配。
科學家們假設，如果有通用的原理可以解釋地球上所有生命的共同屬性，那么它們可能對所有生命都是通用的，甚至對其他星球上的生命也是通用的。如果有“宇宙生物學”，對于尋找地球之外的生命，在實驗室設計合成生命，解決生命起源問題，都將具有重要意義，這樣科學家至少可以預測外星生命的一些屬性。
此前該領域的研究主要集中在生物學中特定的組織層面，如單個生物或生態(tài)群落。這些層次構成了一個層級結構，其中個體由相互作用的分子組成，而生態(tài)系統(tǒng)則由相互作用的個體組成。
亞利桑那州立大學(ASU)的一個跨學科研究團隊已經超越了這個層次的個體層面，研究層次本身，聚焦于整個生物圈。他們的研究成果最近在科學進展發(fā)表。
“為了理解生物學的一般原理，我們必須了解生命系統(tǒng)是如何跨層次組織的，而不僅僅是在給定的層次內，”ASU超越中心和地球與太空探索學院的主要作者Hyunju Kim說。
通過這項研究，研究小組發(fā)現，生物化學在生物和生態(tài)系統(tǒng)兩個層面都受一般組織原則支配。“這意味著在行星尺度的生化組織中有一個邏輯，”ASU地球和太空探索學院的合著者哈里森史密斯說?！翱茖W家們長期以來一直在討論這個邏輯，但到目前為止，他們一直在試圖量化它。量化可以幫助我們限制生命在地球上出現的方式?！?
在這項研究中，該團隊使用了28146個帶注釋的基因組和元基因組以及8658個對生化反應進行編目的全球數據庫來構建生化網絡。通過這樣做，他們發(fā)現了控制生物化學多樣性和網絡結構的擴展規(guī)則，這些規(guī)則從個體到生態(tài)系統(tǒng)的整個組織層面，然后到整個生物圈都是共享的。
史密斯說：“量化生命的一般原理——不局限于生命樹領域或特定的生態(tài)系統(tǒng)——是一個挑戰(zhàn)。”“通過結合網絡科學和標度理論的工具，我們可以在使用研究人員編目的大型基因組數據集的同時做到這一點?！?
由Kim和Smith領導的研究團隊，在亞利桑那州立大學地球與空間探索與超越中心的Sarah Walker的監(jiān)督下，還包括超越中心的Cole mathis、亞利桑那州立大學物理系(現為格拉斯哥大學)和地球與空間探索研究所的Jason Raymond。
沃克說：“在全球范圍內理解生物化學的組織原理，可以幫助我們更好地理解生命作為一個行星過程是如何運作的。“能夠更嚴格地識別地球上生命的普遍屬性，也將為天體生物學家提供新的定量工具，指導我們尋找地外生命——無論是在其他世界的實驗室里?！?
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