Vestígios químicos secretos revelam vida na Terra há 3,3 bilhões de anos

Pesquisadores do Carnegie Institution for Science lideraram um esforço internacional que combinou técnicas químicas de última geração com inteligência artificial. Seu objetivo era descobrir “sussurros” químicos extremamente sutis da biologia do passado, escondidos dentro de rochas antigas fortemente alteradas. Ao aplicar o aprendizado de máquina, a equipe treinou modelos de computador para reconhecer impressões digitais moleculares fracas deixadas por organismos vivos muito depois de as biomoléculas originais terem sido destruídas.

Fósseis de algas marinhas oferecem uma janela para o início da vida complexa

Katie Maloney, da Michigan State University, professora assistente do Departamento de Ciências da Terra e Ambientais, contribuiu para o projeto. Seu trabalho se concentra em como a vida complexa evoluiu e moldou ecossistemas antigos. Maloney forneceu fósseis de algas marinhas excepcionalmente bem preservados, com cerca de um bilhão de anos, coletados no território de Yukon, no Canadá. Esses fósseis estão entre as primeiras algas marinhas conhecidas no registro geológico, datando de uma época em que a maioria dos organismos era visível apenas ao microscópio.

O estudo, publicado no Proceedings of the National Academy of Sciences, oferece uma nova compreensão da biosfera mais antiga da Terra. Também traz implicações importantes para a exploração da vida fora da Terra. Os mesmos métodos poderiam ser aplicados a amostras de Marte ou de outros corpos planetários para determinar se eles já sustentaram vida.

“As rochas antigas estão cheias de puzzles interessantes que nos contam a história da vida na Terra, mas faltam sempre algumas peças”, disse Maloney. “A combinação de análise química e aprendizado de máquina revelou pistas biológicas sobre a vida antiga que antes eram invisíveis”.

Por que as primeiras bioassinaturas são tão difíceis de encontrar

A vida na Terra primitiva deixou para trás apenas escassas evidências moleculares. Materiais frágeis, como células primitivas e esteiras microbianas, foram enterrados, comprimidos, aquecidos e fraturados à medida que a crosta do planeta se deslocava ao longo de milhares de milhões de anos. Esses processos intensos destruíram a maioria das bioassinaturas originais que poderiam ter fornecido informações sobre os primeiros estágios da vida.

No entanto, as novas descobertas mostram que mesmo após o desaparecimento das moléculas originais, a disposição dos fragmentos sobreviventes ainda pode revelar informações importantes sobre ecossistemas antigos.

Esta investigação demonstra que a vida antiga deixou para trás mais sinais do que os cientistas suspeitavam – fracos “sussurros” químicos preservados no registo rochoso.

Para identificar essas pistas, a equipe utilizou técnicas químicas de alta resolução para quebrar o material orgânico e inorgânico em fragmentos moleculares. Eles então treinaram um sistema de inteligência artificial para reconhecer as “impressões digitais” químicas associadas às origens biológicas. Os pesquisadores analisaram mais de 400 amostras, desde plantas e animais modernos até fósseis e meteoritos com bilhões de anos. O sistema de IA distinguiu materiais biológicos de não biológicos com mais de 90% de precisão e detectou sinais de fotossíntese em rochas com pelo menos 2,5 mil milhões de anos.

Dobrando o intervalo de tempo para detectar vida antiga

Antes deste trabalho, evidências moleculares confiáveis ​​de vida só tinham sido identificadas em rochas com menos de 1,7 mil milhões de anos. Esta nova abordagem duplica efetivamente o período durante o qual os cientistas podem estudar bioassinaturas químicas.

“A vida antiga deixa mais do que fósseis; deixa ecos químicos”, disse o Dr. Robert Hazen, cientista sênior da Carnegie e co-autor principal. “Usando o aprendizado de máquina, agora podemos interpretar esses ecos de forma confiável pela primeira vez.”

Uma nova maneira de explorar o passado profundo da Terra e outros mundos

Para Maloney, que estuda como os primeiros organismos fotossintéticos remodelaram o planeta, os resultados são especialmente significativos.

“Esta técnica inovadora ajuda-nos a ler o registo fóssil do tempo profundo de uma nova forma”, disse ela. “Isso poderia ajudar a orientar a busca por vida em outros planetas”.