Объединив передовые химические методы с технологией искусственного интеллекта, группа ученых обнаружила слабые химические отголоски древней биологии, сохранившиеся в горных породах, образовавшихся более 3,3 миллиарда лет назад. Обученные компьютерные модели смогли распознавать тонкие молекулярные структуры, оставленные живыми организмами, хотя исходные биомолекулы уже давно распались. Результаты доказывают, что фотосинтез для производства кислорода начался почти на миллиард лет раньше, чем считалось ранее.
Образцы для исследования представляют собой хорошо сохранившиеся окаменелости водорослей возрастом 1 миллиард лет, собранные на территории Юкон на северо-западе Канады. Эти окаменелости являются одними из самых ранних водорослей в геологической летописи. Они датируются эпохой, когда большинство форм жизни еще были микроскопическими.Об этом сообщает Scitech Daily.
Первая жизнь на Земле оставила после себя очень мало молекулярных следов. Хрупкие материалы — примитивные клетки и цианобактериальные матрицы — были погребены, сжаты, нагреты и разрушены с течением времени подвижной корой, а затем вновь всплыли на поверхность. Интенсивные геологические процессы уничтожили большую часть первичных биосигналов и стерли все свидетельства того, как зародилась и развивалась самая ранняя жизнь на планете.
Новая работа показывает, что распределение фрагментов биомолекул, найденных в древних породах, все еще сохраняет диагностическую информацию о биосфере, даже если исходные биомолекулы не сохранились.
Таким образом, исследования доказывают, что некоторые следы в глубине древних скал все еще можно найти. Применяя метод химического анализа для расщепления органических и неорганических материалов на молекулярные фрагменты, исследователи из Института Карнеги (США) обучают систему искусственного интеллекта распознавать химические «отпечатки пальцев», оставленные жизнью. Они использовали более 400 образцов – от растений и животных до окаменелостей и метеоритов возрастом в миллиарды лет – чтобы обучить модель искусственного интеллекта распознавать биологические и небиологические материалы с точностью более 90%. В конце концов ему удалось найти доказательства фотосинтеза в горных породах возрастом не менее 2,5 миллиардов лет.
Пока молекулярные следы, свидетельствующие о существовании жизни, обнаружены только в горных породах возрастом не более 1,7 миллиарда лет. Новый метод почти вдвое увеличивает сроки, в течение которых ученые могут искать химические биосигнатуры живых организмов.
«Древняя жизнь оставляет не только окаменелости, но и химические следы», — сказал Роберт Хейзен, один из ведущих авторов исследования. «Используя машинное обучение, мы впервые можем достоверно интерпретировать эти следы».
Исследование предлагает новое понимание древнейшей биосферы Земли и открывает перспективы поиска жизни за пределами нашей планеты. Те же аналитические методы можно использовать для изучения образцов с Марса или других планет.
