Вчені виявили переконливі докази стародавнього мікробного життя, що датується 3,51 мільярдами років тому, використовуючи передові методи машинного навчання для аналізу хімічних сигнатур, що збереглися в деяких з найдавніших порід Землі. Цей прорив долає ключову проблему в палеонтології: надзвичайну деградацію органічного матеріалу в геологічних масштабах часу.
Проблема стародавніх біосигнатур
Десятиліттями дослідники намагалися зрозуміти найдавніші форми життя на Землі, в основному покладаючись на скам’янілості — мікроскопічні клітини, нитки та мінералізовані структури, такі як строматоліти. Але ці записи рідкісні та неповні. Земна кора розчавлює, нагріває та руйнує стародавні гірські породи, знищуючи більшість слідів раннього життя.
Однак навіть за відсутності скам’янілостей життя залишає після себе хімічні відлуння у вигляді фрагментованих біомолекул. Ці доріжки часто надто малі та загальні, щоб їх ідентифікувати — досі.
Машинне навчання приходить на допомогу
Дослідницька група під керівництвом вчених з Інституту Карнегі та Університету штату Мічиган використала новий підхід: хімічний аналіз високої роздільної здатності в поєднанні з керованим машинним навчанням. Вони навчили систему штучного інтелекту розпізнавати хімічні відбитки, залишені життям у 406 різних зразках, включаючи стародавні породи, сучасний біологічний матеріал, метеорити та синтетичні сполуки.
Модель штучного інтелекту розрізняла біологічні та небіологічні матеріали з точністю понад 90%, відкриваючи чіткі докази фотосинтетичного життя в породах Південної Африки та Канади, які датуються 2,52 мільярдами років тому. Важливо те, що вона також ідентифікувала біогенні молекулярні збірки в ще більш старих породах з Індії, Південної Африки та Австралії, які датуються 3,51 мільярдами років тому.
Що це означає?
Ці знахідки підтверджують, що життя існувало набагато раніше в історії Землі, ніж вважалося раніше. Поява фотосинтезу, процесу, який перетворює сонячне світло в енергію, є особливо важливою. Він пояснює, як атмосфера Землі поступово збагачувалася киснем, прокладаючи шлях до еволюції складного життя.
“Стародавнє життя залишає більше, ніж скам’янілості; воно залишає хімічні відлуння”, – сказав доктор Роберт Хазен, старший автор дослідження. «Використовуючи машинне навчання, ми тепер можемо вперше надійно інтерпретувати ці відлуння».
Ця нова техніка пропонує потужний інструмент для астробіології, керуючи пошуком життя на інших планетах, дозволяючи вченим виявляти слабкі сліди біологічної активності в чужорідному середовищі. Команда планує перевірити метод на зразках аноксигенних фотосинтезуючих бактерій, які можуть нагадувати позаземні форми життя.
Здатність інтерпретувати деградовані хімічні дані відкриває захоплюючі нові можливості для розуміння ранньої біосфери Землі та потенціалу життя за межами нашої планети.