The Economist - UK (2022-05-28)

(Antfer) #1
The Economist May 28th 2022 Science & technology 73

class  of  biosignatures  would  be  “indirect
proxies for a living organism”.
One example would be to search for gra­
dients in an environment—zones of sharp
change  in,  for  example,  heat  or  electrical
voltage or chemicals. According to Dr Gir­
guis, “all living organisms that we know of
establish gradients of one kind or another
to  maintain  themselves  at  a  kind  of  dis­
equilibrium from the environment.” 
Some of these gradients occur at cellu­
lar and microscopic scales, and can be in­
credibly  sharp  and  therefore  distinguish­
able from non­biological processes. Others
are  larger­scale.  In  marine  sediments  on
Earth, for example, microbes work togeth­
er to oxidise methane, a process tied to the
chemical  reduction  of  sulphate  ions.  “We
see  gradients  in  methane  and  sulphate
concentration  over  centimetres,  and
they’re  really  pronounced,”  says  Dr  Gir­
guis. “This is a biological manifestation of
their  activity  and  yet  this  is  detectable  by
simply making abiotic measurements.”
Another  tactic  would  be  to  study  the
complexity of the molecules at a particular
location. Biological molecules are selected
and shaped by evolution to do specific jobs
within an organism, such as assembling or
disassembling other molecules, or signal­
ling  between  cells.  That  often  requires
unusually  energetic  chemical  processes,
which  in  turn  need  the  help  of  catalysts.
On Earth, these catalysts are protein mole­
cules  called  enzymes  which  are,  them­
selves,  the  product  of  evolution.  Finding
complex molecules of any sort might thus
be considered a potential biosignature. 
A related concept is what Chris McKay, a
planetary scientist at nasaAmes Research
Centre, calls the  “Lego principle”. The idea
here  is  that  life  is  recognisable  by  its  use
and  reuse  of  a  selected  set  of  molecules.
Abiotic samples scooped up from an alien
world would be expected to contain a wide
array  of  organic  molecules,  some  of  them
in fairly small amounts. A biological sam­
ple, by contrast, would contain large num­
bers  of  just  a  few  distinctive  molecules.
Molecules that are chemically similar (left­
handed  and  right­handed  versions  of  an
amino acid, for example) might have mark­
edly different concentrations if they came
from  a  biological  sample,  whereas  they
would  probably  be  present  in  near­equal
numbers in a non­biological one. Spotting
patterns  like  these  would  be  independent
of the specific biochemistry involved.


The past as a clue to the present
Such  methods  would  widen  the  astrobio­
logical  search  wherever  it  was  possible  to
obtain a sample—in other words any world
in  the  solar  system  to  which  researchers
can  send  a  probe—and  apply  to  it  tools
such  as  miniaturised,  space­hardened
mass  spectrometers.  For  planets  going
around other stars, though, things are ob­


viously  trickier.  Few  people  think  human
beings  or  their  machines  will  visit  any  of
the rapidly expanding population of these
exoplanets  anytime  soon.  Astrobiologists
are  instead  considering  other  ways  to
search for new agnostic biosignatures. Mi­
chael Wong, an astrobiologist at the Carne­
gie Institution for Science, in Washington,
dc,  presented  a  technique  that  applies
what is known as network science to data
about exoplanets’ atmospheres. These data
can be gathered using telescopes on, or or­
biting, Earth. 
Any  chemical  system,  the  chemicals
within  an  atmosphere  included,  can  be
represented  by  a  so­called  network  dia­
gram,  in  which  molecules  that  react  with
each  other  in  some  way  are  connected  by
lines.  Dr  Wong  showed  that,  when  com­
pared with those of other planets in the so­
lar  system,  Earth’s  atmospheric  network
stands out like a sore thumb. In fact Earth’s
network  more  closely  resembles  those  of
biological  systems,  such  as  marine  food
webs.Thistechniqueisa workinprogress
andDrWongsaiditwouldneeda lotmore
developmentbeforeastrobiologistscould

include  it  in  their  life­detection  toolkit.
But it is an intriguing approach.
Dr Girguis told the meeting that future
searches  for  exotic  life  in  the  universe
would do well to learn from mistakes made
by  explorers  searching  for  life  in  Earth’s
oceans  in  the  19th  century.  In  one  expedi­
tion, for example, Edward Forbes, a promi­
nent  naturalist  from  the  Isle  of  Man,  was
dredging  in  the  Aegean  Sea.  He  noticed
that  the  farther  plants  and  animals  were
from the water’s surface, the less well they
thrived. In 1843 he extrapolated his incom­
plete data to propose his azoic hypothesis,
which stated that life would not exist at all
below 550 metres. 
It  took  several  decades  to  prove  him
wrong, an effort that involved some of the
first scientific endeavours designed to ex­
plore  the  deep  ocean—such  as  the  Chal-
lengerexpedition  that  sailed  from  1872  to

1876. These, said Dr Girguis, were some of
humanity’s  earliest  life­detection  mis­
sions.  “Let’s  not  be  too  quick  to  extrapo­
late,”hewarnedhisfellowastrobiologists.
“Andlet’sneverunderestimate the capaci­
tyoflivingorganisms.”n


Genebanks

A close-run thing


I


t was amoment  of  horror.  In  a  video
posted  on  the  internet  on  May  14th Ser­
gey Avramenko, a researcher at the Nation­
al  Gene  Bank  of  Plants  of  Ukraine,  the
world’s  tenth­largest  such  facility,  ran  his
fingers  through  bags  of  charred  seeds.
“Everything turned to ashes,” he grieved. 

It later emerged that only an outpost of
the  bank  had  suffered  the  shelling  which
caused this destruction. The main trove of
seeds  remains  safe  in  an  underground
vault.  But  it  may  have  been  a  close­run
thing. The bank in question is in Kharkiv,
Ukraine’s  second  city,  and  that  city’s  de­
fenders  have  only  now  repelled  the  Rus­
sian forces which were besieging it.
The Kharkiv gene bank’s precarious sit­
uation underscores the importance of pro­
tecting  and  conserving  genetic  material
from crops, as climate change and a grow­
ing,  prospering  human  population  drive
demand  for  novel  approaches  to  plant
breeding. It started as an experimental sta­
tion  in  1908  and  is  now  one  of  more  than
1,700 such repositories around the world. 
The purpose of gene banks is to archive
crop  biodiversity.  Mostly,  this  is  done  by
dehydrating  and  freezing  seeds.  The  un’s
Food  and  Agriculture  Organisation  esti­
mates  that,  over  the  20th  century,  the  di­
versity  of  planted  crops  shrank  by  75%  as
commercial farmers concentrated their ef­
forts on a few reliable varieties. But the va­
rieties  abandoned  as  a  consequence  may
still conceal valuable properties, and mod­
ern  genetic  techniques,  such  as  genome­

Ukraine’s agricultural-research establishment is threatened by the war

Also good for towing tanks
Free download pdf