Metodo AI Rileva Echi Chimici di Vita in Rocce di 3,3 Miliardi di Anni

Un consorzio internazionale di scienziati, guidato dalla Carnegie Institution for Science, ha sviluppato una metodologia che combina l'analisi chimica avanzata con l'intelligenza artificiale per identificare tracce molecolari di forme di vita primordiali. Questo approccio è mirato a riconoscere le "impronte chimiche" o "echi" lasciati da organismi antichi, anche quando le molecole organiche originali si sono degradate nel corso di ere geologiche. La ricerca, pubblicata sugli Atti della National Academy of Sciences, ha dimostrato la capacità del sistema di rilevare prove di vita in rocce terrestri risalenti a 3,3 miliardi di anni fa, durante l'Archeano.

Il Dottor Robert Hazen, scienziato dello staff senior presso la Carnegie Institution for Science e autore corrispondente dello studio, ha spiegato che la vita lascia dietro di sé questi "echi chimici" che ora possono essere interpretati con affidabilità grazie all'apprendimento automatico. Questo metodo rappresenta un progresso rispetto alle tecniche tradizionali, che facevano affidamento principalmente sull'analisi dei fossili, spesso assenti o non distinguibili in rocce così antiche. L'applicazione più significativa è stata la rilevazione di segni di fotosintesi ossigenica attiva in rocce datate a 2,5 miliardi di anni fa, anticipando di circa 800 milioni di anni la documentazione precedente di questo processo vitale, cruciale per l'ossigenazione dell'atmosfera terrestre.

La metodologia impiegata ha previsto l'analisi di oltre 400 campioni eterogenei, inclusi sedimenti antichi, fossili, materiale vegetale e animale moderno e meteoriti, per addestrare il modello. La tecnica analitica di base è la Pirolisi-Gascromatografia accoppiata alla Spettrometria di Massa (Py-GC-MS), i cui frammenti molecolari sono stati poi processati da un modello di apprendimento automatico supervisionato, specificamente un modello 'random forest'. Questo approccio integra le analisi geochimiche convenzionali, come l'analisi isotopica, offrendo maggiore robustezza nell'interpretazione di set di dati chimici complessi. I tassi di successo riportati superano il 90% nell'identificazione dell'origine biologica nelle rocce antiche e raggiungono il 98% nei campioni moderni.

L'impatto di questa scoperta si estende all'astrobiologia e alla ricerca di vita extraterrestre. La capacità di riconoscere "regole biochimiche" universali, ovvero schemi chimici che riflettono la selezione biomolecolare per la funzione, rende il metodo potenzialmente applicabile all'analisi di campioni provenienti da Marte o dalle lune ghiacciate di Giove, come Europa. La Dottoressa Katie Maloney della Michigan State University, che ha fornito fossili di alghe di un miliardo di anni dal Territorio dello Yukon in Canada per la validazione, ha sottolineato come questa tecnica consenta di leggere il registro fossile del tempo profondo in una modalità inedita. In sintesi, questa ricerca raddoppia la finestra temporale in cui le firme molecolari della vita possono essere studiate in modo affidabile, estendendola da rocce di 1,7 miliardi di anni a quelle di 3,3 miliardi di anni. La comprensione dell'emergere della fotosintesi, come evidenziato dal co-autore H. James Cleaves II dell'Howard University, aiuta a spiegare la progressiva ossigenazione dell'atmosfera terrestre, un passaggio fondamentale per lo sviluppo della vita complessa. L'intero set di dati e il codice sono stati resi pubblicamente disponibili per incoraggiare ulteriori esplorazioni scientifiche su queste biosignature archeane.