“Мы живем в необычный исторический момент”, - говорит Дидье Келоз, который руководит Центром происхождения и распространения жизни ETH в Цюрихе и Центром Леверхульма по изучению жизни во Вселенной в Кембридже. Еще будучи докторантом, Келос был первым, кто обнаружил экзопланету — планету, вращающуюся вокруг звезды солнечного типа за пределами солнечной системы Земли. Открытие, за которое он позже получит Нобелевскую премию по физике.
В течение одного поколения ученые обнаружили более 5000 экзопланет и предсказывают потенциальное существование еще триллионов в одной только галактике Млечный Путь. Каждое открытие вызывает больше вопросов, чем ответов о том, как и почему жизнь возникла на Земле и существует ли она где-либо еще во Вселенной.
Технологические достижения, такие как космический телескоп Джеймса Уэбба и межпланетные миссии на Марс, ускоряют доступ к огромному объему новых наблюдений и данных, так что для понимания возникновения жизни во Вселенной потребуется объединение междисциплинарной сети.
ETH Цюрих, Кембридж, Гарвард и Чикаго основали “Федерацию истоков”
Объединив усилия с химиком и нобелевским лауреатом Джеком Шостаком и астрономом Димитром Сасселовым, Дидье Келоз объявил о создании новой “Федерации истоков” во время ежегодного собрания Американской ассоциации содействия развитию науки (AAAS) в 2023 году. В то время как вымышленная межзвездная федерация может сразу прийти на ум, этот международный альянс объединяет опыт исследователей, работающих в центрах и инициативах origins of life в ETH Цюриха, Кембриджского университета, Гарвардского университета и Чикагского университета.
Вместе ученые будут исследовать химические и физические процессы живых организмов и условия окружающей среды, благоприятные для поддержания жизни на других планетах. “Федерация истоков, - прокомментировал Келос, - основывается на давних коллегиальных отношениях, укрепленных совместным сотрудничеством в недавно завершенном проекте с Фондом Саймонса”.
Что человечество может узнать из внеземных биосигналов
Такое сотрудничество поддерживает работу таких исследователей, как профессор зоологии Эмили Митчелл. Митчелл, который работает с Келосом в Кембриджском центре Леверхульмской жизни во Вселенной, является экологическим путешественником во времени. Она использует полевое лазерное сканирование и статистическую математическую экологию ископаемых глубоководных организмов возрастом 580 миллионов лет, чтобы определить движущие факторы, влияющие на макроэволюционные модели жизни на Земле. Выступая на сессии ETH в Цюрихе "Происхождение жизни" в AAAS, Митчелл перенес участников назад во времени на 4 миллиарда лет назад, когда ранняя атмосфера Земли, лишенная кислорода и насыщенная метаном, показала первые признаки микробной жизни. Она рассказала о том, как жизнь выживает в экстремальных условиях, а затем развивается, предлагая потенциальное астробиологическое понимание происхождения жизни в других частях Вселенной.
“Когда мы начнем исследовать другие планеты с помощью миссий на Марс, - говорит Митчелл, - биосигналы могут показать, является ли происхождение самой жизни и ее эволюция на Земле просто счастливой случайностью или частью фундаментальной природы Вселенной со всеми ее биологическими и экологическими сложностями”.
Колонизация космоса синтетическими клетками
Хотя сложные биологические клетки еще не до конца изучены, синтетические клетки позволяют биохимикам, таким как Кейт Адамала из Лаборатории протобиологии Университета Миннесоты, разбирать сложные системы на более простые части. Части, которые позволяют ученым понять основные принципы жизни и эволюции не только на Земле, но и, возможно, жизни на других планетах Солнечной системы.
Адамала начала свое стремление построить жизнь с нуля, будучи аспиранткой Гарварда, работая с Нобелевским лауреатом Джеком Шостаком. Она пытается создать простые, похожие на клетки биореакторы, напоминающие самые ранние формы жизни, применяя принципы инженерии к биологии. Во время AAAS Адамала объяснил, как синтетические клетки позволяют ученым изучать прошлое, настоящее и будущее жизни во Вселенной. В отличие от биологических клеток, синтетические клетки можно оцифровать и передавать на огромные расстояния, чтобы создать, например, лекарства или вакцины по требованию – “астро-аптеку”, которая потенциально может поддерживать жизнь на космическом корабле или даже будущей марсианской колонии. До тех пор, пока синтетические клетки не найдут практического применения для человечества с точки зрения устойчивых энергетических систем, более высоких урожаев и биомедицинских методов лечения.
Что такое жизнь?
Хотя до сих пор не существует всеобъемлющего определения жизни, стремление обнаружить ее происхождение вдохновило энтузиазм, новое сотрудничество и открыло двери в самые священные залы научного сообщества.
Федерация истоков
Исследователи из четырех ведущих институтов рады объявить о своем намерении создать исследовательский консорциум с целью содействия эффективным междисциплинарным и инновационным совместным исследованиям для продвижения нашего понимания возникновения и ранней эволюции жизни и ее места в космосе.
Следующие центры основывают Федерацию истоков:
- Инициатива "Истоки жизни" (Гарвардский университет),
- Центр происхождения и распространения жизни (ETH Zurich),
- Центр происхождения жизни (Чикагский университет),
- Центр Леверхульма по изучению жизни во Вселенной (Кембриджский университет).
Федерация Истоков будет заниматься научными исследованиями, представляющими интерес для ее центров-основателей, с долгосрочной перспективой и общими вехами. Он будет стремиться создать стабильную платформу финансирования, чтобы создать возможности для творческих и инновационных идей и дать возможность молодым ученым сделать карьеру в этой новой области.
Федерация истоков открыта для новых членов, как центров, так и отдельных лиц, и стремится развивать механизмы и структуру для достижения этой цели.
Первая научная конференция Федерации истоков состоится в Гарвардском университете 12-15 сентября 2023 года.