Raziskovalci mednarodne ekipe, ki jo vodi Inštitut Carnegie za znanost, so v najnovejši študiji predstavili dokaze, ki po njihovih navedbah na novo osvetljujejo razvoj zgodnje biosfere. Opozarjajo, da molekularne sledi v kamninah razkrivajo, da se je fotosinteza, ki proizvaja kisik, pojavila skoraj 1 milijardo let prej, kot je veljalo doslej. Študija je objavljena v reviji Proceedings of the National Academy of Sciences.
Ekipa je združila kemijske metode visoke ločljivosti in analizo vzorcev z uporabo strojnega učenja. V ospredju raziskave so starodavne kamnine, stare več kot 3,3 milijarde let. V njih so znanstveniki zaznali subtilne molekularne signale, ki so pojasnili zgodnje okolje na Zemlji.
Raziskovalka Katie Maloney z Univerze v Michiganu, ki na Oddelku za znanosti o Zemlji in okolju preučuje razvoj zgodnjega kompleksnega življenja, je prispevala vzorce iz Yukona v Kanadi. Gre za izjemno dobro ohranjene fosile starodavnih morskih alg, stare okoli 1 milijardo let. Tovrstni organizmi sodijo med najzgodnejše predstavnike morskih alg v fosilnih zapisih.
Maloney je ob predstavitvi poudarila pomen združevanja kemije in strojnega učenja. „Starodavne kamnine so polne ugank,“ je navedla. V ločenem delu izjave je pojasnila, da je nova metoda razkrila informacije, ki so bile „prej nevidne“. Dodala je še, da so ti namigi pomembni za razumevanje najzgodnejših bioloških procesov.
Raziskovalci opozarjajo, da so bile biološke sledi skozi geološko zgodovino večkrat zakopane, segrete in deformirane. Kljub temu so „kemični odmevi“ ostali del strukture kamnin. Po njihovih besedah to omogoča rekonstrukcijo razvoja biosfere, tudi kadar originalne biomolekule niso več prisotne.
Sledenje zgodnjemu razvoju fotosinteze
Ekipa je analizirala več kot 400 vzorcev. Med njimi so bili ostanki rastlin, živali, starodavni fosili in celo meteoriti. Sistem umetne inteligence je s več kot 90-odstotno natančnostjo ločil biološke materiale od nebioloških. Znanstveniki poročajo, da je sistem v kamninah, starih vsaj 2,5 milijarde let, zaznal jasne znake fotosinteze.
Do zdaj so zanesljive molekularne sledi življenja odkrivali predvsem v kamninah, mlajših od 1,7 milijarde let. Nova metoda tako podaljšuje časovno okno za raziskovanje skoraj na dvakratnik dosedanjega.
Soavtor študije, dr. Robert Hazen, je opisal vlogo strojnega učenja v raziskavi. „Starodavno življenje pušča več kot fosile,“ je poudaril. V nadaljevanju je dodal, da so to „kemični odmevi“, ki jih je mogoče s sodobnimi metodami prvič zanesljivo razbrati.
Raziskovalci ocenjujejo, da ima pristop pomembne posledice tudi za astrobiologijo. Metoda bi se lahko uporabljala za analizo vzorcev z Marsa ali drugih planetarnih teles, kjer bi iskali znake nekdanjega življenja.
Maloney je ob tem opozorila, da nova metoda spreminja razumevanje fosilnih zapisov. „Ta inovativna tehnika nam pomaga brati zelo stare geološke zapise na nov način,“ je dejala in poudarila, da bi lahko to znanje služilo tudi pri prihodnjem „iskanju življenja na drugih planetih“.
Foto: Pixabay
