Wissenschaftler haben überzeugende Beweise für 3,51 Milliarden Jahre altes mikrobielles Leben entdeckt und dabei modernste Techniken des maschinellen Lernens eingesetzt, um die chemischen Signaturen zu analysieren, die in einigen der ältesten Gesteine der Erde erhalten geblieben sind. Dieser Durchbruch überwindet eine zentrale Herausforderung in der Paläontologie: den extremen Abbau von organischem Material über geologische Zeiträume.
Die Herausforderung antiker Biosignaturen
Seit Jahrzehnten versuchen Forscher, die frühesten Lebensformen auf der Erde zu verstehen, und stützen sich dabei vor allem auf versteinerte Überreste – mikroskopisch kleine Zellen, Filamente und mineralisierte Strukturen wie Stromatolithen. Aber diese Aufzeichnungen sind rar und unvollständig. Die Erdkruste zerquetscht, erhitzt und zerbricht altes Gestein und zerstört so die meisten Spuren frühen Lebens.
Doch selbst wenn keine Fossilien vorhanden sind, hinterlässt das Leben chemische Echos in Form fragmentierter Biomoleküle. Diese Spuren sind bisher oft zu klein und zu allgemein, um sie identifizieren zu können.
Maschinelles Lernen zur Rettung
Das Forschungsteam unter der Leitung von Wissenschaftlern der Carnegie Institution for Science und der Michigan State University nutzte einen neuartigen Ansatz: hochauflösende chemische Analyse kombiniert mit überwachtem maschinellem Lernen. Sie trainierten ein KI-System, um chemische „Fingerabdrücke“ zu erkennen, die das Leben in 406 verschiedenen Proben hinterlassen hat, darunter alte Gesteine, modernes biologisches Material, Meteoriten und synthetische Verbindungen.
Das KI-Modell unterschied biologische von nichtbiologischen Materialien mit einer Genauigkeit von über 90 % und lieferte eindeutige Beweise für photosynthetisches Leben in Gesteinen aus Südafrika und Kanada, die 2,52 Milliarden Jahre alt sind. Entscheidend ist, dass es auch biogene molekulare Ansammlungen in noch älteren Gesteinen aus Indien, Südafrika und Australien identifizierte, die 3,51 Milliarden Jahre alt sind.
Was das bedeutet
Die Ergebnisse bestätigen, dass Leben schon viel früher in der Erdgeschichte existierte, als bisher definitiv bekannt war. Besonders bedeutsam ist die Entstehung der Photosynthese, eines Prozesses, der Sonnenlicht in Energie umwandelt. Es erklärt, wie die Erdatmosphäre nach und nach sauerstoffreich wurde und so den Weg für die Entwicklung komplexen Lebens ebnete.
„Altes Leben hinterlässt mehr als nur Fossilien; es hinterlässt chemische Echos“, sagte Dr. Robert Hazen, leitender Autor der Studie. „Durch maschinelles Lernen können wir diese Echos nun erstmals zuverlässig interpretieren.“
Diese neue Technik stellt ein leistungsstarkes Werkzeug für die Astrobiologie dar und leitet die Suche nach Leben auf anderen Planeten, indem sie es Wissenschaftlern ermöglicht, schwache Spuren biologischer Aktivität in fremden Umgebungen zu entdecken. Das Team plant, die Methode an Proben von anoxygenen photosynthetischen Bakterien zu testen, die möglicherweise außerirdischen Lebensformen ähneln.
Die Fähigkeit, degradierte chemische Daten zu interpretieren, eröffnet aufregende neue Möglichkeiten zum Verständnis der frühen Biosphäre der Erde und des Potenzials für Leben außerhalb unseres Planeten.
