Uma investigação recente detectou novos sinais químicos de vida antiga em rochas formadas há 3,3 mil milhões de anos. A mesma investigação descobriu evidências moleculares de que a fotossíntese produtora de oxigénio começou cerca de mil milhões de anos antes do que os cientistas acreditavam.
Pesquisadores da Carnegie Institution for Science lideraram um esforço internacional que combinou técnicas químicas sofisticadas com inteligência artificial. Seu objetivo era descobrir os sutis “sussurros” químicos da biologia do passado, escondidos dentro de rochas antigas fortemente alteradas. Aplicando o aprendizado de máquina, a equipe treinou modelos de computador para reconhecer as tênues impressões digitais moleculares deixadas pelos organismos vivos muito depois de as biomoléculas originais terem sido destruídas.
Fósseis de algas marinhas fornecem 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 um fóssil de algas marinhas excepcionalmente bem preservado, com quase um bilhão de anos, coletado no território canadense de Yukon. Esses fósseis estão entre as algas marinhas mais antigas conhecidas no registro geológico, datando de uma época em que a maioria dos organismos só era visível ao microscópio.
O estudo, publicado no Proceedings of the National Academy of Sciences, oferece uma nova compreensão da biota inicial da Terra. Isto tem implicações importantes para a busca por vida fora da Terra. Os mesmos métodos podem ser aplicados a amostras de Marte ou de outros corpos planetários para determinar se eles já sustentaram vida.
“Rochas antigas estão cheias de quebra-cabeças fascinantes 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 revelou pistas biológicas sobre a vida antiga que antes eram invisíveis.”
Por que as primeiras bioassinaturas são tão difíceis de encontrar?
A vida mais antiga da Terra deixou apenas escassas evidências moleculares. Materiais frágeis, como células primordiais e tapetes microbianos, 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 principais bioassinaturas que poderiam fornecer informações sobre os primeiros estágios da vida.
No entanto, novas descobertas mostram que mesmo após o desaparecimento das moléculas originais, a disposição dos fragmentos sobreviventes ainda pode revelar informações importantes sobre ecossistemas antigos.
Este estudo mostra que a vida antiga deixou para trás mais pistas do que os cientistas suspeitavam – “sussurros” químicos enigmáticos preservados no registo rochoso.
Para identificar estas pistas, a equipa utilizou técnicas químicas de alta resolução para decompor elementos 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 com bilhões de anos. O sistema de IA separou o material orgânico do inorgânico com mais de 90% de precisão e detectou sinais de fotossíntese em rochas com pelo menos 2,5 bilhões de anos.
Dobrando o intervalo de tempo para detectar vida antiga
Antes deste trabalho, evidências moleculares fiáveis de vida só tinham sido detectadas em rochas com menos de 1,7 mil milhões de anos. Este novo método efetivamente dobra o tempo que 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 ele. “Isso poderia ajudar na busca por vida em outros planetas”.
