Древнейшие следы жизни на Земле расшифрованы с помощью ИИ: ученые отодвинули границы биологической истории планеты

Иллюстрация: pronedra.ru

Международная команда геохимиков представила результаты исследования, которые могут перевернуть представления о зарождении и ранней эволюции жизни на Земле. С помощью новых методов машинного анализа ученые обнаружили следы биологической активности в породах возрастом 3,3 миллиарда лет, найденных на границе Южно-Африканской Республики и королевства Эсватини. Это крупнейшее на сегодняшний день доказательство существования жизни в столь глубокой древности.

До сих пор самым древним надежно подтвержденным «окном» для поиска биомаркеров считались породы возрастом около 1,7 миллиарда лет. Новое исследование фактически расширяет хронологию более чем на полтора миллиарда лет, открывая доступ к эпохам, которые ранее считались недоступными для химического анализа.

Как ИИ помог ученым заглянуть в прошлое

Прорыв стал возможен благодаря внедрению уникальной аналитической платформы, объединяющей газовую хроматографию, масс-спектрометрию и методы искусственного интеллекта. По словам участников проекта, эта система позволяет с беспрецедентной точностью выделять среди минерального «шума» специфические органические соединения, оставшиеся от древнейших форм жизни.

Нейронные сети обучались более двух лет. Для их подготовки использовались обширные массивы данных — от современных биологических образцов до веществ абиогенного происхождения. Такая «двусторонняя» обучающая база позволила повысить точность распознавания биогенных следов до 90%, что считается чрезвычайно высоким показателем в геохимии.

Проверка на прочность: 400 образцов из разных миров

Чтобы убедиться в корректности работы алгоритмов, ученые провели масштабную валидацию: было проанализировано свыше 400 образцов, которые включали:

• породы разных геологических эпох;
• современные биологические ткани;
• окаменелости;
• метеоритное вещество.

Такой широкий спектр материалов позволил доказать, что методика надежно распознаёт признаки жизни даже в условиях сильной трансформации пород и влияния природных процессов, происходивших в течение миллиардов лет.

Особо важным результатом стала способность алгоритмов фиксировать следы ранних фотосинтезирующих организмов, чей вклад в формирование земной атмосферы до сих пор остается одной из главных загадок палеобиологии.

Йозефсдаль и Куруман: два региона, изменившие историю

Самые древние следы биологической активности были обнаружены в районе Йозефсдаля. Породы этого региона датируются возрастом 3,3 миллиарда лет, что на сегодняшний день делает их рекордными по глубине временного погружения, в котором впервые удалось надежно идентифицировать биомаркеры.

Не менее значимым стал анализ пород из района Курумана, возраст которых составляет 2,5 миллиарда лет. Именно там ученые нашли следы раннего фотосинтеза — и это открытие может изменить научное понимание темпов эволюции древних микроорганизмов. Ранее считалось, что фотосинтез как процесс сформировался гораздо позже, уже ближе к глобальному кислородному событию. Новые данные заставляют пересмотреть эту хронологию и пересобрать модель эволюции молекулярных механизмов, обеспечивших рост кислородного содержания атмосферы.

Что это означает для науки

Исследование открывает целый ряд перспектив:

1. Поиск более древних следов жизни — теперь научное сообщество сможет анализировать даже более старые породы, ранее считавшиеся «немыми».
2. Пересмотр теорий происхождения фотосинтеза — возможно, процесс возник не как единичная мутация, а как более ранняя и распространенная биологическая стратегия.
3. Новые подходы в астробиологии — методы, разработанные для анализа земных пород, могут быть использованы при изучении образцов с Марса, Европы и других тел Солнечной системы.

По мнению исследователей, главное достижение проекта — это не только само открытие древнейших следов жизни, но и создание инструмента, который позволяет существенно расширить горизонты научного поиска. Сейчас команда готовит следующую серию работ, направленную на анализ пород возрастом от 3,5 до 3,8 миллиарда лет.

Если методика подтвердит свою эффективность на этих образцах, человечество впервые сможет заглянуть в эпоху, когда Земля только начинала превращаться из молодой расплавленной планеты в мир, способный породить живые организмы.

Ранее журналисты сайта «Пронедра» писали, что искусственный интеллект против рака: как новые технологии учат иммунитет распознавать опухоли