Обнаружены новые доказательства древней жизни на Земле

Глубоко в сердце древнейших пород Земли, возрастом более трех миллиардов лет, скрывалась тайна, к которой у науки долгое время не было ключа. Традиционные методы палеонтологии часто оказывались бессильны: хрупкие органические следы первобытной жизни были практически стерты беспощадным временем и геологическими процессами. Казалось, ответы на вопросы о том, когда на нашей планете зародилась жизнь и когда она впервые научилась получать энергию солнца, навсегда останутся запечатанными в каменной летописи. Однако новое исследование, объединившее передовую химию и искусственный интеллект, сумело услышать едва уловимый химический «шепот» биологии, отодвинув границы известной истории жизни почти на миллиард лет вглубь времен.

Международная команда ученых под руководством Института Карнеги совершила этот прорыв, разработав метод, который позволяет обнаруживать следы жизни даже тогда, когда от нее не осталось ни одной нетронутой биомолекулы. Они предположили, что, хотя исходные органические вещества давно деградировали, распределение их молекулярных фрагментов в горных породах все еще несет в себе диагностическую информацию, своего рода химический «отпечаток пальца», оставленный живыми организмами.

Чтобы расшифровать эти сложнейшие паттерны, исследователи прибегли к помощи машинного обучения. Они создали и обучили искусственный интеллект на библиотеке, включавшей множество образцов — от современных растений и животных до древних окаменелостей и даже метеоритов, представляющих небиологическую материю. Модель научилась с поразительной точностью свыше 90% отличать материалы биологического происхождения от небиологических.

Результаты применения этой технологии оказались впечатляющими. Ученые обнаружили новые химические доказательства существования жизни в породах возрастом более 3,3 миллиарда лет. Более того, они выявили молекулярные следы, указывающие на то, что кислородный фотосинтез — процесс, который впоследствии навсегда изменил атмосферу Земли и сделал возможной сложную жизнь, — возник неожиданно рано, около 2,5 миллиардов лет назад. Это почти на миллиард лет раньше, чем считает современная наука, основываясь на предыдущих данных, которые прослеживали фотосинтез лишь до отметки в 1,7 миллиарда лет. Таким образом, новый метод удвоил временной горизонт, доступный для изучения с помощью химических биосигнатур.

Исследователи отмечают, что сочетание химического анализа и машинного обучения позволило обнаружить ранее невидимые биологические подсказки, заполнив отсутствующие фрагменты в истории жизни на Земле.

Помимо углубления нашего понимания древнейшей земной биосферы, эта работа открывает новые горизонты для астробиологии. Разработанный подход является универсальным инструментом, который можно использовать для анализа образцов, доставленных с Марса или других планетарных тел, чтобы определить, существовали ли на них когда-либо живые организмы.

Как образно выразился старший научный сотрудник Карнеги доктор Роберт Хейзен, древняя жизнь оставляет после себя не только окаменелости, но и химические отголоски, и с помощью машинного обучения ученые впервые получили возможность достоверно эти отголоски интерпретировать. Эта инновационная технология не только по-новому позволяет взглянуть на палеонтологическую летопись глубокого времени, но и дает человечеству мощный новый инструмент в величайшем поиске — поиске жизни за пределами нашей планеты.