Nowe badania ujawniły najwcześniejsze wiarygodne ślady chemiczne życia na Ziemi, znalezione w skałach w Afryce Południowej sprzed 3,3 miliarda lat. Odkrycie to, opublikowane w ramach nowego badania, przesuwa potwierdzony harmonogram powstania życia, potwierdzając, że procesy biologiczne rozpoczęły się na naszej planecie znacznie wcześniej, niż wcześniej sądzono.
Trudność starożytnych biosygnatur
Wykrycie życia, które istniało miliardy lat temu, jest niezwykle trudne. W rozległych geologicznych skalach czasowych materiał organiczny ulega rozkładowi, przez co odróżnienie sygnatur biologicznych od procesów niebiologicznych jest prawie niemożliwe. Wczesne życie składało się z mikroskopijnych organizmów, których fizyczne pozostałości ulegają znaczącym zmianom na przestrzeni miliardów lat. Chociaż formacje takie jak stromatolity interpretowano jako pozostałości mat mikrobiologicznych, potwierdzenie ich pochodzenia biologicznego zawsze stanowiło wyzwanie.
Przełom w uczeniu maszynowym
Zespół kierowany przez Roberta Hazena z Carnegie Institution przezwyciężył ten problem, wykorzystując uczenie maszynowe do analizy starożytnych śladów węglowych. Naukowcy wytrenowali algorytm rozpoznawania subtelnych, ale wyraźnych wzorców chemicznych charakterystycznych dla cząsteczek biologicznych. Takie podejście pozwoliło im wykryć „echa” życia nawet w próbkach silnie zdegradowanych, w przypadku których tradycyjne metody zawodzą.
Jak działają badania
Zespół przeanalizował 406 próbek, od współczesnych organizmów po starożytne skamieliny, stosując pirolizę, chromatografię gazową i spektrometrię mas (Py-GC-MS). Metoda ta rozkłada materiał organiczny na fragmenty, oddziela je i mierzy ich sygnatury masowe. Następnie model uczenia maszynowego szukał wzorców biologicznych, osiągając dokładność na poziomie ponad 90%.
Kluczowe wnioski
Najstarszy okaz jednoznacznie zidentyfikowany jako biologiczny pochodzi sprzed 3,33 miliarda lat i został znaleziony w paśmie Josephsdal w Republice Południowej Afryki. Potwierdza to, że życie powstało i rozprzestrzeniło się na tym etapie historii Ziemi. Naukowcy odkryli także najwcześniejsze dowody fotosyntezy w skałach sprzed 2,52 i 2,3 miliarda lat, odpowiednio, z Republiki Południowej Afryki i Kanady.
Implikacje dla astrobiologii
Badania te mają ważne implikacje dla poszukiwań życia poza Ziemią. Wykazując zdolność do wykrywania słabych biosygnatur w starożytnych skałach, projekt zapewnia nowe narzędzie do wykrywania życia na innych planetach. Z badania wynika, że nawet wysoce zdegradowane ślady biologiczne można zidentyfikować za pomocą zaawansowanych technik analitycznych.
Przyszłość wykrywania biosygnatur
Jak wyjaśnia Robert Hasen: „Najstarsze skały na Ziemi skrywają historie, a my dopiero zaczynamy je słyszeć”. Badania te stanowią znaczący postęp w naszej zdolności do rozszyfrowania najstarszych sygnatur biologicznych Ziemi. Łącząc zaawansowaną analizę chemiczną z uczeniem maszynowym, naukowcy mogą teraz czytać molekularne „duchy” pozostawione przez wczesne życie, które po miliardach lat wciąż szepczą swoje tajemnice.
Badanie podkreśla potencjał identyfikacji życia w nawet najtrudniejszych środowiskach, zarówno na Ziemi, jak i poza nią. Odkrycia sugerują, że życie może być bardziej odporne i bardziej rozpowszechnione niż wcześniej sądzono, co wnosi nową nadzieję w trwające poszukiwania życia pozaziemskiego.
