Yeni bir çalışma, 3,3 milyar yıldan daha eski kayalarda yaşama dair yeni kimyasal kanıtların yanı sıra, oksijen üreten fotosentezin önceden düşünülenden neredeyse bir milyar yıl önce ortaya çıktığını gösteren moleküler izleri ortaya çıkardı.
Carnegie Bilim Enstitüsü’ndeki araştırmacıların liderliğindeki uluslararası ekip, antik kayaların içinde kilitli olan biyolojinin hafif kimyasal “fısıltılarını” ortaya çıkarmak için en ileri kimyayı yapay zekayla eşleştirdi. Araştırmacılar, makine öğrenimini kullanarak bilgisayarları, orijinal biyomoleküller çoktan bozunmuş olsa bile, canlı organizmaların geride bıraktığı ince moleküler parmak izlerini tanıyacak şekilde eğitti.
İşbirlikçiler arasında, erken dönem karmaşık yaşamın evrimi ve bunun antik ekosistemler üzerindeki etkisini inceleyen Michigan State Üniversitesi’nden Dünya ve Çevre Bilimleri Bölümü’nde yardımcı doçent olan Katie Maloney de vardı.
Maloney, Kanada’nın Yukon Bölgesi’nden olağanüstü derecede iyi korunmuş bir milyar yıllık deniz yosunu fosillerinin örneklerine katkıda bulundu. Bu örnekler, çoğu yaşamın yalnızca mikroskopla görülebildiği, fosil kayıtlarında bilinen ilk deniz yosunlarından birini temsil ediyor.
Çalışmada yayınlandı Ulusal Bilimler Akademisi BildirileriBu sadece Dünya’nın en eski biyosferine dair anlayışı derinleştirmekle kalmıyor, aynı zamanda Dünya’nın ötesindeki yaşam arayışına da etki ediyor. Aynı yaklaşım, Mars’tan veya diğer gezegen cisimlerinden alınan örnekleri analiz ederek bunların bir zamanlar canlı organizmalara ev sahipliği yapıp yapmadığını tespit etmek için de kullanılabilir.
Yapay zeka ile antik biyoimzaların kilidini açmak
Maloney, “Antik kayalar, bize Dünya’daki yaşamın öyküsünü anlatan ilginç bulmacalarla dolu, ancak bazı parçalar her zaman eksik.” dedi. “Kimyasal analiz ve makine öğreniminin eşleştirilmesi, eski yaşam hakkında daha önce görünmeyen biyolojik ipuçlarını ortaya çıkardı.”
Dünyadaki ilk yaşam, geride moleküler izler açısından çok az şey bırakmıştı. Antik hücreler ve mikrobiyal tabakalar gibi birkaç kırılgan kalıntı, yüzeye geri itilmeden önce Dünya’nın huzursuz kabuğuna gömüldü, ezildi, ısıtıldı ve kırıldı. Bu dönüşümler, yaşamın kökenlerine ve erken evrimine dair hayati ipuçları taşıyan biyolojik imzaların neredeyse tamamını yok etti.
Yeni çalışma, eski kayalarda bulunan biyomoleküler parçaların dağılımının, hiçbir orijinal biyomolekül kalmasa bile, biyosfer hakkındaki teşhis bilgilerini hala koruduğunu öne sürüyor.
Gerçekten de bu yeni araştırma, yaşamın geride herkesin fark ettiğinden çok daha fazlasını bıraktığını gösteriyor: antik kayaların derinliklerine hapsolmuş hafif kimyasal “fısıltılar”.
Yaşamın tespiti için pencere genişletiliyor
Ekip, organik ve inorganik malzemeleri moleküler parçalara ayırmak için yüksek çözünürlüklü kimyasal analiz kullandı, ardından yaşamın geride bıraktığı kimyasal “parmak izlerini” tanımak için bir yapay zeka sistemini eğitti.
Bilim insanları bitki ve hayvanlardan milyarlarca yıllık fosil ve meteorlara kadar 400’den fazla örneği inceledi. Yapay zeka modeli, biyolojik malzemeleri biyolojik olmayan malzemelerden %90’ın üzerinde doğrulukla ayırdı ve en az 2,5 milyar yıllık kayalarda fotosentez belirtileri tespit etti.
Şimdiye kadar, yaşamı güvenilir şekilde gösteren moleküler izler yalnızca 1,7 milyar yıldan daha genç kayalarda bulunmuştu. Bu yeni yöntem, bilim adamlarının kimyasal biyoimzalar kullanarak çalışabilecekleri zaman penceresini kabaca iki katına çıkarıyor.
Carnegie’de kıdemli bilim adamı ve eş-baş yazar Dr. Robert Hazen, “Antik yaşam geride fosillerden daha fazlasını bırakıyor; kimyasal yankılar bırakıyor” dedi. “Makine öğrenimini kullanarak artık bu yankıları ilk kez güvenilir bir şekilde yorumlayabiliyoruz.”
Araştırması erken dönem fotosentetik yaşamın gezegeni nasıl dönüştürdüğüne odaklanan Maloney için bunun sonuçları çok derin.
“Bu yenilikçi teknik, derin zaman fosil kayıtlarını yeni bir şekilde okumamıza yardımcı oluyor” dedi. “Bu, diğer gezegenlerde yaşam arayışına rehberlik etmeye yardımcı olabilir.”
