Вчені знайшли біосигнатури віком 3,3 мільярда років у стародавніх метеоритах і викопних рештках — на мільярд років старші, ніж ми вважали можливим. Докази давнього життя на Землі знайти надзвичайно важко, але група дослідників вважає, що їм вдалося виявити одні з найстаріших. Використовуючи машинне навчання, вони визначили, що найдавніші відомі біомолекули мають вік близько 2,5 мільярда років, а найстаріші біосигнатури — 3,3 мільярда років, що більш ніж на мільярд років перевищує попередні оцінки.
У новому дослідженні, опублікованому в журналі Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), автори заявляють, що їхні результати не лише поглиблюють розуміння найдавнішої біосфери Землі, але й відкривають нові можливості для пошуку слідів минулого життя на Марсі та інших планетах.
Команда, очолювана дослідницьким інститутом Carnegie Science, працювала зі стародавніми породами. Вони застосували високоточний хімічний аналіз, щоб розкласти органічний та неорганічний матеріал із цих порід на молекулярні фрагменти й навчили систему штучного інтелекту розпізнавати хімічні «відбитки», які залишає життя. Проаналізувавши 406 різноманітних зразків (давніх і сучасних) рослин, тварин, викопних решток і метеоритів, модель ШІ навчилася розрізняти біологічний та небіологічний матеріал з точністю понад 90%.
Найбільш вражаючим відкриттям стала ідентифікація ознак фотосинтезу в породах віком щонайменше 2,5 мільярда років. Раніше такі сліди виявляли лише в породах віком менше 1,7 мільярда років.
«Давнє життя залишає не тільки викопні рештки; воно залишає хімічні відголоски», — сказав Роберт Хейзен, старший науковий співробітник Carnegie Science і провідний автор дослідження. — «Використовуючи машинне навчання, ми вперше можемо надійно інтерпретувати ці відголоски».
Хімічний аналіз у поєднанні з машинним навчанням допоміг виявити слабкі хімічні «шепоти» біології, заховані в давніх породах. Комп’ютери навчилися розпізнавати будь-який молекулярний слід, залишений живими організмами, навіть якщо самі біомолекули давно зникли.
Команда зазначає, що найдавніше життя на Землі залишило дуже мало молекулярних слідів, а клітини, що збереглися, з часом були поглинуті земною корою, майже повністю знищивши біосигнатури, які могли б розповісти більше про походження життя. Дослідники, однак, вважають, що аналіз давніх порід може повернути цю історію на поверхню, давши змогу побачити «примари» біомолекул задовго після того, як вони зруйнувалися.
«Давні породи сповнені цікавих загадок, що розповідають історію життя на Землі, але деяких фрагментів завжди бракує», — сказала Кеті Мелоуні, доцент Мічиганського державного університету та співавторка дослідження. — «Поєднання хімічного аналізу та машинного навчання дозволило нам побачити біологічні підказки давнього життя, які раніше були невидимими».
Більшість органічних молекул минулого були суттєво змінені геологічними процесами, але залишаються цінними для дослідження. Автори зазначають, що застосування методів машинного навчання майже подвоює тривалість «запису» органічної речовини, яка може зберігати виявні молекулярні сліди, відкриваючи новий підхід до вивчення давньої Землі.
Цей метод можна застосовувати не лише до земних викопних решток. «Ця інноваційна техніка допомагає нам читати скам’янілі записи глибинного часу по-новому», — сказала Мелоуні. — «Це може допомогти у пошуку життя на інших планетах».