ИИ разглядел в осадочных породах молекулярные следы древнейшей жизни на Земле

Исследовательская группа из Института науки Карнеги вместе с учёными из нескольких университетов опубликовала результаты в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences. Геохимики скомбинировали высокотехнологичный анализ образцов с системами машинного обучения и вытащили из древних горных пород то, что никогда прежде не удавалось получить — чёткие молекулярные отпечатки жизни, сохранившиеся спустя миллиарды лет после того, как от живых организмов не осталось ничего кроме химических остатков. Вместо того чтобы анализировать отдельные молекулы, исследователи сосредоточились на поиске общих химических закономерностей. 

Ключ к открытию лежит в одной из фундаментальных особенностей биологии: живые существа синтезируют молекулы целенаправленно, исходя из их функций в клетке. Это создаёт совершенно иной состав органических соединений по сравнению с тем, что мы находим в метеоритах или абиогенных образцах. Жизнь отбирает небольшой набор молекул и производит их в высокой концентрации, оставляя узнаваемую "подпись" в минеральной матрице.

Учёные натренировали модель машинного обучения на большом количестве геохимических данных, учитывать не отдельные молекулы, а то, как они распределяются в образцах. Алгоритм научился узнавать "химический отпечаток" жизни — характерное сочетание и соотношение молекул. Когда исследователи протестировали систему на образцах с органикой, результаты поразили: она отличала даже едва заметные следы жизни от неживых камней с точностью до 90 процентов.

Вооружённые этой методикой, исследователи проанализировали свыше четырёхсот образцов. В их руках оказались горные породы разных геологических периодов, кости и ткани современных животных, растения, окаменелости и даже фрагменты метеоритов. Каждый образец поместили в специальную систему пиролиза с газовой хроматографией и масс-спектрометрией, которая расщепляет материал на молекулярные компоненты. Затем алгоритм анализировал полученные данные, разыскивая биологические следы.

Результаты превзошли ожидания. Модель выявила химические следы жизни в образцах возрастом в 3,3 миллиарда лет, поднятых в регионе Йозефсдаль на границе Южной Африки и Эсватини. Это почти удваивает возраст известных ранее химических свидетельств жизни, которые датировались 1,7 миллиарда лет назад. Для учёных это означает, что представления об эволюции ранней биосферы Земли требуют серьёзной переработки. Кислород, выделяемый фотосинтезирующими организмами, постепенно трансформировал земную атмосферу, создав условия для появления сложной жизни, включая человека. 

Если задуматься, чем технология поможет нам в будущем, то разумнее всего заглянуть в космос и поискать там себе подобных. Если ИИ способен распознать биологические "отпечатки пальцев" в деградировавшей органике, пролежавшей миллиарды лет под землей, то тот же подход можно применить к образцам марсианских пород или льдов спутника Юпитера Европы. Перспектива здесь поистине революционная: в будущем миссии к другим планетам смогут доставлять на Землю пробы минеральных образцов, и нейросети смогут анализировать их с той же точностью, с какой они работают с земными образцами. Люди получат возможность определить, присутствовала ли когда-либо жизнь на Марсе или на других телах Солнечной системы, похожая на земную по химическому составу.