Uma investigação recente descobriu novos sinais químicos de vida antiga em rochas formadas há mais de 3,3 mil milhões de anos. O mesmo estudo também encontrou evidências moleculares de que a fotossíntese oxigenada começou quase um bilhão de anos antes do que os cientistas pensavam.
Pesquisadores do Carnegie Institution for Science estão liderando um esforço internacional para combinar técnicas químicas de última geração com inteligência artificial. O seu objetivo é revelar os “sussurros” químicos extremamente subtis de organismos do passado, escondidos em rochas antigas fortemente alteradas. Ao aplicar o aprendizado de máquina, a equipe treinou modelos de computador para identificar as tênues impressões digitais moleculares deixadas pelos organismos muito depois de as biomoléculas originais terem sido destruídas.
Fósseis de algas marinhas fornecem uma janela para o início da vida complexa
Katie Maloney, professora assistente do Departamento de Ciências da Terra e Ambientais da Michigan State University, contribuiu para o projeto. Seu trabalho se concentra em como a vida complexa evoluiu e moldou ecossistemas antigos. Maloney apresentou fósseis de algas marinhas excepcionalmente bem preservados, com aproximadamente um bilhão de anos e foram coletados no território canadense de Yukon. Os fósseis estão entre as primeiras algas marinhas conhecidas no registro geológico, datando de uma época em que a maioria dos organismos só era visível ao microscópio.
A pesquisa, publicada no Proceedings of the National Academy of Sciences, fornece novos insights sobre a biosfera mais antiga da Terra. Também tem implicações significativas para a exploração da vida fora da Terra. A mesma abordagem poderia ser aplicada a amostras de Marte ou de outros corpos planetários para determinar se eles já sustentaram vida.
“Rochas antigas estão cheias de quebra-cabeças intrigantes que nos contam a história da vida na Terra, mas sempre faltam algumas peças”, disse Maloney. “A combinação de análise química e aprendizado de máquina revela pistas biológicas nunca antes vistas sobre a vida antiga.”
Por que as primeiras bioassinaturas são tão difíceis de encontrar
Restam apenas escassas evidências moleculares de vida na Terra primitiva. À medida que a crosta terrestre se deslocava ao longo de milhares de milhões de anos, materiais frágeis, como células primitivas e tapetes microbianos, eram enterrados, comprimidos, aquecidos e fracturados. Estes processos intensos destruíram a maior parte das assinaturas biológicas originais que teriam fornecido informações sobre as primeiras fases da vida.
No entanto, novas descobertas mostram que mesmo depois de as moléculas originais terem desaparecido, a disposição dos fragmentos sobreviventes ainda pode revelar informações importantes sobre ecossistemas antigos.
O estudo sugere que a vida antiga deixou para trás mais sinais do que os cientistas suspeitavam – fracos “sussurros” de química preservados no registo rochoso.
Para identificar essas pistas, a equipe utilizou técnicas químicas de alta resolução para quebrar materiais orgânicos e inorgânicos em fragmentos moleculares. Eles então treinaram um sistema de inteligência artificial para identificar “impressões digitais” químicas associadas a origens biológicas. Os pesquisadores analisaram mais de 400 amostras, desde plantas e animais modernos até fósseis e meteoritos de bilhões de anos atrás. O sistema de inteligência artificial distinguiu entre materiais vivos e não vivos com mais de 90% de precisão e detectou sinais de fotossíntese em rochas com pelo menos 2,5 mil milhões de anos.
Dobrar o intervalo de tempo para detectar vida antiga
Antes deste trabalho, evidências moleculares fiáveis de vida só tinham sido encontradas em rochas com menos de 1,7 mil milhões de anos. O novo método efetivamente dobra o tempo que os cientistas podem gastar estudando assinaturas biológicas químicas.
“A vida antiga deixou para trás mais do que apenas fósseis; deixou um eco químico”, disse o co-autor Dr. Robert Hasson, cientista sênior da Carnegie. “Através do aprendizado de máquina, agora podemos interpretar esses ecos de forma confiável pela primeira vez.”
Novas maneiras de explorar o passado profundo da Terra e outros mundos
Os resultados são particularmente significativos para Maloney, que estuda como os primeiros organismos fotossintéticos remodelaram a Terra.
“Esta tecnologia inovadora ajuda-nos a interpretar o registo fóssil profundo de novas formas”, disse ela. “Isso pode ajudar a orientar a busca por vida em outros planetas”.
