la vita lascia una traccia statistica unica nelle molecole organiche, offrendo potenzialmente un nuovo modo per rilevare la vita extraterrestre

Ma una nuova ricerca pubblicata su Nature Astronomy suggerisce che la risposta potrebbe non risiedere nelle molecole stesse, bensì negli schemi nascosti che le collegano.

“Stiamo dimostrando che la vita non produce solo molecole”, ha affermato Fabian Klenner, professore assistente di scienze planetarie presso l’UC Riverside e coautore dello studio. “La vita produce anche un principio organizzativo che possiamo osservare applicando la statistica.”

Modelli chimici nascosti potrebbero rivelare la vita

I ricercatori hanno scoperto che gli amminoacidi presenti negli organismi viventi tendono ad essere più vari e distribuiti in modo più uniforme rispetto agli amminoacidi formati attraverso processi non biologici. Gli acidi grassi hanno mostrato la tendenza opposta, con i processi chimici non biologici che producono distribuzioni più uniformi rispetto a quelli biologici.

Secondo il team, questo è il primo studio a dimostrare che questa traccia intrinseca di vita può essere rilevata esclusivamente tramite metodi statistici, senza ricorrere ad alcuno strumento specializzato. Ciò significa che l’approccio potrebbe potenzialmente funzionare utilizzando i dati già raccolti dalle missioni spaziali attuali e future.

Questi risultati giungono in un momento in cui l’esplorazione planetaria sta progredendo rapidamente. Le missioni che studiano Marte, Europa, Encelado e altri mondi stanno producendo misurazioni sempre più dettagliate della chimica organica. Tuttavia, interpretare questi segnali chimici rimane una sfida importante.

Molte molecole legate alla vita sulla Terra, tra cui amminoacidi e acidi grassi, possono formarsi anche naturalmente, senza l’intervento di organismi viventi. Gli scienziati le hanno trovate nei meteoriti e le hanno create in esperimenti di laboratorio progettati per simulare gli ambienti spaziali. Per questo motivo, la semplice rilevazione di questi composti non è considerata una prova sufficiente a confermare l’esistenza della vita.

“L’astrobiologia è fondamentalmente una scienza forense”, ha affermato Gideon Yoffe, ricercatore post-dottorato presso il Weizmann Institute of Science in Israele e primo autore dello studio. “Cerchiamo di dedurre processi da indizi incompleti, spesso con dati molto limitati raccolti da missioni straordinariamente costose e poco frequenti.”

Prendere in prestito uno strumento dall’ecologia

Per affrontare il problema, i ricercatori hanno adattato un metodo statistico comunemente utilizzato in ecologia. Gli ecologi misurano la biodiversità utilizzando due concetti principali: la ricchezza, che descrive quante specie diverse sono presenti, e l’uniformità, che misura quanto uniformemente sono distribuite.

Yoffe ha incontrato per la prima volta questo modello durante i suoi studi di dottorato in statistica e scienza dei dati, dove le metriche di diversità venivano utilizzate per scoprire modelli in set di dati complessi, tra cui ricerche riguardanti antiche culture umane.

Il team ha poi applicato la stessa logica statistica alla chimica associata a una possibile vita extraterrestre.

Utilizzando circa 100 set di dati preesistenti, gli scienziati hanno esaminato amminoacidi e acidi grassi provenienti da microbi, suoli, fossili, meteoriti, asteroidi e campioni sintetici di laboratorio. Ripetutamente, i materiali biologici hanno mostrato modelli organizzativi distinti che li differenziavano dalle sostanze chimiche non viventi.

I fossili conservavano ancora tracce di vita antica

Una delle scoperte più sorprendenti è stata l’efficacia del metodo, nonostante la sua semplicità.

Analizzando i campioni attraverso questa lente statistica, i ricercatori sono stati in grado di distinguere in modo affidabile i campioni biologici da quelli abiotici. Hanno inoltre osservato che i materiali biologici formavano un continuum che andava da quelli ben conservati a quelli fortemente degradati.

“È stata una vera sorpresa”, ha affermato Klenner. “Il metodo ha colto non solo la distinzione tra vita e non vita, ma anche i gradi di conservazione e alterazione.”

Anche i campioni che avevano subito un significativo degrado conservavano ancora tracce di questa struttura organizzativa. I gusci d’uovo di dinosauro fossilizzati inclusi nello studio, ad esempio, continuavano a mostrare modelli statistici rilevabili, collegati ad antiche attività biologiche.

Un nuovo strumento per le future missioni spaziali

I ricercatori avvertono che nessuna singola tecnica sarà sufficiente a dimostrare l’esistenza della vita extraterrestre.

“Qualsiasi futura affermazione di aver trovato la vita richiederebbe molteplici linee di prova indipendenti, interpretate nel contesto geologico e chimico di un ambiente planetario”, ha affermato Klenner.

Ciononostante, il team ritiene che questo modello potrebbe rivelarsi un valido strumento per le future missioni planetarie alla ricerca di prove di vita al di fuori della Terra.

“Il nostro approccio rappresenta un ulteriore metodo per valutare se in passato vi sia stata vita”, ha affermato Klenner. “E se diverse tecniche puntano tutte nella stessa direzione, allora questo diventa un risultato molto significativo.”

La ricerca della vita nel Sistema Solare si basa sui dati provenienti dalle missioni planetarie. L’individuazione di biosignature basate sull’identità molecolare, sulla composizione isotopica o sull’eccesso chirale richiede misurazioni che le missioni attuali e quelle pianificate possono fornire solo parzialmente. Introduciamo una nuova classe di biosignature, definite dall’organizzazione statistica degli assemblaggi molecolari e quantificate utilizzando metriche di diversità. Utilizzando questo quadro, abbiamo analizzato la diversità degli amminoacidi in un set di dati che spazia tra contesti terrestri ed extraterrestri. Abbiamo scoperto che i campioni biotici sono costantemente più diversificati – e quindi distinti – rispetto alle loro controparti abiotiche, che sono più rare. Questa distinzione vale anche per gli acidi grassi, indicando che il segnale di diversità riflette una firma biosintetica fondamentale. Si dimostra inoltre persistente anche in condizioni di degradazione simulate nello spazio. Basandosi solo sulle abbondanze relative, questa strategia di valutazione della biogenicità è applicabile a qualsiasi dato di composizione molecolare proveniente da missioni planetarie archiviate, attuali e pianificate. Catturando una proprietà statistica fondamentale dell’organizzazione chimica della vita, potrebbe anche trascendere le biosignature che dipendono dalla storia evolutiva della Terra.