Sztuczna Inteligencja Umożliwia Wykrycie Chemicznych Śladów Życia Sprzed 3,3 Miliarda Lat

Zespół naukowców opracował metodę łączącą zaawansowaną analizę chemiczną ze sztuczną inteligencją w celu identyfikacji molekularnych „ech” pozostawionych przez pradawne formy życia, nawet po znacznym geologicznym rozkładzie pierwotnych biomolekuł. Badanie, opublikowane w periodyku „Proceedings of the National Academy of Sciences”, zademonstrowało zdolność tej techniki do wykrywania dowodów życia w ziemskich skałach datowanych na 3,3 miliarda lat wstecz, co rozszerza zakres paleobiologii.

Kluczowym ustaleniem było zidentyfikowanie molekularnych śladów aktywnej fotosyntezy tlenowej, która, jak wykazano, zachodziła już ponad 2,5 miliarda lat temu. Odkrycie to przesuwa udokumentowany czas istnienia tego procesu o około 800 milionów lat wcześniej niż dotychczas sądzono. Metodologia ta stanowi istotny postęp, ponieważ tradycyjne metody, takie jak analiza skamieniałości, często nie są w stanie zarejestrować najstarszych form życia, które pozostawiły po sobie jedynie subtelne sygnały chemiczne, zatarte przez miliardy lat procesów termicznych i tektonicznych.

Technika ta wykorzystuje Pyrolizę-Chromatografię Gazową i Spektrometrię Mas (Py-GC-MS) sprzężoną z nadzorowanym uczeniem maszynowym, w tym modelem „random forest”, do klasyfikacji danych i ekstrakcji wzorców ekologicznych. Zespół, którego autorem korespondencyjnym był doktor Robert Hazen z Carnegie Institution for Science, przeanalizował ponad 400 próbek, obejmujących starożytne osady, skamieniałości, współczesną florę i faunę oraz meteoryty, w celu wytrenowania algorytmu. Precyzja nowego systemu jest wysoka: w badaniach wykazano ponad 90-procentową skuteczność w odróżnianiu materiałów pochodzenia biologicznego od nieorganicznego w starych skałach, a w przypadku próbek współczesnych dokładność ta osiągnęła 98 procent.

Doktor Hazen zaznaczył, że uczenie maszynowe umożliwiło niezawodną interpretację chemicznych „ech” pozostawionych przez życie, co stanowi zmianę paradygmatu w badaniach. Technika ta integruje się z metodami tradycyjnymi, takimi jak analiza izotopowa, oferując komplementarne podejście do rekonstrukcji wczesnej biosfery Ziemi. Odkrycie to ma implikacje dla astrobiologii, ponieważ zdolność do wykrywania śladów życia w skałach sprzed 3,3 miliarda lat otwiera drogę do poszukiwań pozaziemskich biosygnatur, potencjalnie na Marsie lub księżycach Jowisza, takich jak Europa.

Innowacja ta podwaja okres, w którym naukowcy mogą badać molekularne biosygnatury, rozciągając go z 1,7 miliarda lat do ponad 3,3 miliarda lat historii Ziemi. Choć autorzy wskazują na potrzebę dalszego dopracowania i szerszych zestawów danych, zdolność do odczytywania molekularnych „duchów” uwięzionych w najstarszych skałach Ziemi otwiera nowy rozdział w zrozumieniu, jak życie ukształtowało naszą planetę.