Как ИИ помог проследить эволюцию бактерий на Земле

Бактерии — самые разнообразные и древние организмы на Земле, но их ранняя эволюция оставалась загадкой из-за отсутствия чётких следов в геологической летописи. Новое исследование, опубликованное в Science, с помощью машинного обучения позволило воссоздать временную шкалу их развития.

Ключевое событие в истории Земли

Около 2.4 миллиарда лет назад произошло Великое кислородное событие. Цианобактерии, освоив фотосинтез, начали выделять в атмосферу кислород — ядовитый для большинства организмов того времени газ. Это привело к массовому вымиранию и заставило выжившие бактерии либо адаптироваться к кислороду, либо уйти в бескислородные среды.

Древо жизни бактерий и роль ИИ

Исследователи обучили модель искусственного интеллекта предсказывать, использует ли бактерия кислород, на основе её генов. Затем модель применили к реконструированным геномам предковых форм бактерий.

Используя Великое кислородное событие как точку калибровки («ископаемую» метку во времени), учёные смогли датировать ключевые этапы эволюции бактерий.

Неожиданный результат

Анализ выявил удивительный факт: некоторые бактериальные линии, способные использовать кислород, появились примерно за 900 миллионов лет до Великого кислородного события. Это означает, что они развили эту способность ещё в условиях дефицита атмосферного кислорода.

Более того, данные указывают, что цианобактерии, вероятно, научились использовать кислород ещё до того, как развили фотосинтез.

Это исследование, объединившее методы геологии, палеонтологии, филогенетики и машинного обучения, не только уточняет хронологию бактериальной эволюции, но и показывает, как способности жизни развивались в ответ на изменения окружающей среды Земли.