Nieuw onderzoek heeft de vroegste definitieve chemische sporen van leven op aarde onthuld, ontdekt in 3,3 miljard jaar oude rotsformaties in Zuid-Afrika. De ontdekking, gepubliceerd in een nieuwe studie, verschuift de gedocumenteerde tijdlijn voor het ontstaan van leven en bevestigt dat biologische processen veel eerder actief waren op onze planeet dan eerder werd gedacht.
De uitdaging van oude biosignaturen
Het detecteren van leven van miljarden jaren geleden is notoir moeilijk. Over enorme geologische tijdschalen wordt organisch materiaal afgebroken en wordt het bijna onmogelijk om biologische kenmerken te onderscheiden van niet-biologische processen. Het vroege leven zou hebben bestaan uit microscopisch kleine organismen waarvan de fysieke overblijfselen in de loop van miljarden jaren dramatisch zijn veranderd. Hoewel formaties zoals stromatolieten worden geïnterpreteerd als overblijfselen van microbiële matten, is het bevestigen van een biologische oorsprong altijd een uitdaging geweest.
Een doorbraak op het gebied van machinaal leren
Een team onder leiding van Robert Hazen van het Carnegie Institution for Science heeft deze uitdaging overwonnen door machinaal leren toe te passen om oude koolstofsporen te analyseren. De onderzoekers trainden een algoritme om subtiele, maar toch duidelijke, chemische patronen te identificeren die uniek zijn voor biologische moleculen. Deze aanpak stelde hen in staat de “echo’s” van het leven te detecteren, zelfs in zeer gedegradeerde monsters waar traditionele methoden falen.
Hoe het onderzoek werkt
Het team analyseerde 406 monsters, variërend van moderne organismen tot oude fossielen, met behulp van een techniek genaamd pyrolyse-gaschromatografie-massaspectrometrie (Py-GC-MS). Deze methode breekt organisch materiaal af in fragmenten, scheidt ze en meet hun massasignaturen. Het machine learning-model zocht vervolgens naar biotische patronen en bereikte een nauwkeurigheid van meer dan 90%.
Belangrijkste bevindingen
Het oudste monster dat positief als biologisch is geïdentificeerd, dateert van 3,33 miljard jaar geleden en werd gevonden in de Josefsdal Chert in Zuid-Afrika. Dit bevestigt dat het leven op dit punt in de geschiedenis van de aarde was ontstaan en verspreid. Onderzoekers identificeerden ook het oudste bewijs van fotosynthese tot nu toe in gesteenten van respectievelijk 2,52 en 2,3 miljard jaar oud uit Zuid-Afrika en Canada.
Implicaties voor astrobiologie
Dit onderzoek heeft belangrijke implicaties voor de zoektocht naar leven buiten de aarde. Door het vermogen aan te tonen om zwakke biosignaturen in oude rotsen te detecteren, biedt het een nieuw hulpmiddel voor het identificeren van leven op andere planeten. De studie suggereert dat zelfs sterk afgebroken biologische sporen kunnen worden geïdentificeerd met behulp van geavanceerde analytische technieken.
De toekomst van detectie van biosignaturen
Zoals Robert Hazen uitlegt: “De oudste rotsen op aarde hebben verhalen te vertellen, en we beginnen ze nog maar net te horen.” Deze studie vertegenwoordigt een grote sprong voorwaarts in ons vermogen om de oudste biologische kenmerken van de aarde te decoderen. Door krachtige chemische analyse te combineren met machine learning kunnen wetenschappers nu moleculaire ‘geesten’ lezen die in het vroege leven zijn achtergelaten en die na miljarden jaren nog steeds hun geheimen fluisteren.
Het onderzoek onderstreept het potentieel voor het identificeren van leven in zelfs de meest uitdagende omgevingen, zowel op aarde als daarbuiten. De bevindingen suggereren dat het leven veerkrachtiger en wijdverspreider kan zijn dan eerder werd gedacht, wat nieuwe hoop biedt in de voortdurende zoektocht naar buitenaards leven.
