Земная жизнь 3,3 млрд лет назад: обнаружены слабые биосигнатуры
Новое исследование выявило свежие химические свидетельства жизни в породах возрастом более 3,3 млрд лет, а также молекулярные следы, показывающие, что производящий кислород фотосинтез возник почти на миллиард лет раньше, чем считалось.
Международная команда под руководством исследователей из Carnegie Institution for Science объединила передовую химию с искусственным интеллектом, чтобы выявить слабые химические "намёки" на биологию, запертые в древних породах. Используя машинное обучение, исследователи научили компьютеры распознавать тонкие молекулярные "отпечатки пальцев", оставленные живыми организмами, даже когда исходные биомолекулы давно разрушились.
Среди участников была Кэти Малони из Michigan State University, доцент кафедры наук о Земле и окружающей среде, изучающая эволюцию ранней сложной жизни и её влияние на древние экосистемы.
Малони предоставила образцы исключительно хорошо сохранившихся окаменелостей водорослей возрастом в миллиард лет с территории Юкон в Канаде. Эти образцы представляют собой одни из первых известных в летописи окаменелостей водорослей, когда большую часть жизни можно было увидеть только под микроскопом.
Исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences, не только углубляет понимание древнейшей биосферы Земли, но и имеет значение для поиска жизни за её пределами. Этот же подход можно использовать для анализа образцов с Марса или других планетных тел, чтобы обнаружить, существовала ли на них когда-либо жизнь.
Расширение окна для обнаружения жизни
Команда использовала высокоточный химический анализ для разложения органических и неорганических материалов на молекулярные фрагменты, а затем обучила систему искусственного интеллекта распознавать химические "отпечатки пальцев", оставленные жизнью.
Учёные исследовали более 400 образцов — от растений и животных до миллиардолетних окаменелостей и метеоритов. Модель ИИ отличала биологические материалы от небиологических с точностью свыше 90% и обнаружила признаки фотосинтеза в породах возрастом не менее 2,5 млрд лет.
До сих пор молекулярные следы, достоверно указывающие на жизнь, находили только в породах моложе 1,7 млрд лет. Этот новый метод примерно удваивает временное окно, которое учёные могут изучать с помощью химических биосигнатур.
"Древняя жизнь оставляет не только окаменелости; она оставляет химические отголоски", — сказал доктор Роберт Хазен, старший научный сотрудник Carnegie и соавтор исследования. "Используя машинное обучение, мы теперь можем впервые надёжно интерпретировать эти отголоски".
Для Малони, чьи исследования сосредоточены на том, как ранняя фотосинтезирующая жизнь преобразовала планету, последствия глубоки.
"Эта инновационная техника помогает нам читать летопись глубокого времени по-новому", — сказала она. "Это может помочь направить поиск жизни на других планетах".