Вчені знайшли найдавніші хімічні сліди життя на Землі

Науковці виявили в скам'янілих залишках з південноафриканської провінції Мпумаланга найдавніші на сьогодні хімічні сліди життя на Землі. 

Дослідники провели аналіз за допомогою штучного інтелекту. Він показав, що фрагментарні сліди вуглецю з Йозефсдальського кременю, вік якого становить 3,33 мільярда років, є надранніми і найбільш певними доказами біотичної хімії, виявленими на Землі на сьогодні, повідомляє Science Alert.

Також дослідникам вдалося зафіксувати найдавніші сліди фотосинтезу в породах віком 2,52 та 2,3 мільярда років. Ці камені були знайдені відповідно в Південній Африці та Канаді. Таким чином, момент появи фотосинтезу на Землі відсувається в минуле ще приблизно на 800 мільйонів років.

"Наші результати доводять, що давнє життя залишає по собі не лише скам’янілості — воно залишає ще й хімічні “відгомони”. Завдяки машинному навчанню ми вперше можемо надійно інтерпретувати ці відгомони", — пояснив мінералог і астробіолог Роберт Хейзен з Інституту Карнегі (США).

Сліди існування живих організмів з часом зникають: їх руйнують радіоактивний розпад і тривалі геологічні процеси. Чим більше минає часу, тим важче виявити залишки життя в камені. Ситуацію ускладнює й те, що першими живими істотами на Землі вважають мікроскопічні мікроорганізми, чиї рештки за мільярди років зазнали глибоких змін.

Тепер учені створили високоточний підхід, який дає змогу відрізнити вуглець біологічного походження від небіологічного. Спочатку вони виявили специфічні, майже непомітні закономірності, притаманні саме живим системам, у молекулах з більш “молодих” зразків. Потім ці закономірності "показали" алгоритму машинного навчання, навчивши його розпізнавати хімічні патерни, що не вловлюються людським оком чи інтуїцією.

"Уявіть, що ви даєте комп’ютеру тисячі фрагментів пазла й запитуєте, що було зображено спочатку — квітка чи метеорит. Ми не фокусувалися на окремих молекулах, а шукали цілісні хімічні візерунки, які теоретично могли б існувати й будь-де у Всесвіті", — пояснив Хейзен.

Зрештою команда вчених зібрала 406 зразків — як сучасних організмів, так і викопних решток. Усі їх дослідили методом піроліз-газової хроматографії-мас-спектрометрії (Py-GC-MS). Відповідна методика передбачає нагрівання зразка до температур, за яких органічна речовина розкладається на менші фрагменти, поділ цих фрагментів і подальше вимірювання їхніх мас-спектральних сигнатур.

Після цього модель машинного навчання проаналізувала всі зразки в пошуках характерних біологічних закономірностей. Досліджувалися як сучасні матеріали, так і породи віком до 3,8 мільярда років. Зразки, молодші за 500 мільйонів років, демонстрували виразні біологічні "підписи". Втім, зі зростанням віку порід геологічні процеси дедалі сильніше "стирали" подібні сигнали.

Найдавнішим зразком, для якого алгоритм дав позитивний результат, став камінь із Йозефсдальського кременю віком 3,33 мільярда років. Це не свідчить, що старіші породи не містили біологічного вуглецю — швидше за все, їхні органічні сигнали настільки деградували, що виявити їх не змогла навіть удосконалена модель.

Попри це, науковці заявляють, що наразі мають переконливі докази існування життя на Землі вже 3,3 мільярда років тому — і, цілком ймовірно, воно могло з’явитися ще раніше.

Нагадаємо, раніше видання Popular Science повідомляло, що лемури, які оселилися на острові Мадагаскар понад 53 мільйони років тому, продовжують активно розвиватися. Вчені наголошують, що це суперечить загальним еволюційним законам.