Обломки биомолекул подсказали, когда на Земле появилась жизнь и начался фотосинтез

В 2017 году стало известно об обнаружении в Канаде возможных признаков существования земной жизни четыре с лишним миллиарда лет назад, то есть всего через несколько сотен миллионов лет после возникновения самой планеты. Речь идет о микроскопических структурах в древних породах: они похожи на характерные «трубки», которые создают для себя окисляющие железо бактерии.

Это предполагаемое открытие активно оспаривают: есть мнение, что на самом деле под микроскопом видны следы необиологических процессов. В глазах ученых самый достоверный признак жизни — биомолекула: ее структуру не спутаешь ни с чем. Однако такие молекулы в породах старше 1,7 миллиарда лет не сохраняются — разрушаются в том числе от давления и превращаются в «месиво» обломков, в котором уже почти невозможно различить что-либо имеющее отношение к биологии.

Именно эту проблему недавно попыталась решить международная команда планетологов под руководством специалистов Научного центра Карнеги (США). В статье для издания Proceedings of the National Academy of Sciences они объяснили, что «каша» из продуктов распада того или иного вещества имеет уникальные, едва уловимые химические особенности.

Последний общий предок всех жителей Земли указал на очень быстрое возникновение жизни Астроном Дэвид Киппинг использовал данные по последнему общему предку всего живого, чтобы сделать неожиданный вывод: жизнь возникла на нашей планете очень рано и самостоятельно, а не была занесена … naked-science.ru

В попытке их выявить ученые прибегли к помощи искусственного интеллекта — его научили отличать биогенное вещество от неживого. В качестве обучающего материала использовали 272 образца, происхождение которых достоверно известно. Среди них — современные организмы, древние окаменелости, метеориты.

Все это вещество расщепляли путем пиролиза, затем измеряли и «взвешивали» полученные обломки особыми методами под названием «газовая хроматография» и «масс-спектрометрия». В результате получалась многосложная картина, на которой требовалось выявить «отпечатки» биомолекул.

После обучения алгоритм мог отличать следы жизни от неживой материи с точностью 93-98 процентов и практически так же уверенно определять, был ли живой организм фотосинтезирующим. Причем ИИ тренировали в основном на тех существах, которые во время фотосинтеза вырабатывают кислород.

Ученые обнаружили молекулярных «сборщиков» жизни Научный консультант Международной лаборатории биоинформатики НИУ ВШЭ Алан Герберт предложил новое объяснение одной из нерешенных загадок биологии — происхождения генетического кода. Согласно исслед… naked-science.ru

Это тоже важный вопрос для изучения эволюции жизни: она получила развитие именно благодаря приобретенной способности существ дышать кислородом — он выгоден для получения энергии. Пионерами в деле фотосинтеза считаются микроскопические синезеленые водоросли — цианобактерии. В породах возрастом более двух миллиардов лет находили их окаменелости, а еще возводимые ими своеобразные «архитектурные сооружения» — строматолиты.

Сложилось представление, что примерно 2,3-2,4 миллиарда лет назад на Земле случилась Великая кислородная катастрофа: в заполненной кислородом среде начали массово гибнуть существа, которые не смогли к ней приспособиться. Зато выжившие получили огромное эволюционное преимущество.

Тем не менее прямых микробиологических доказательств фотосинтеза в те далекие времена до сих пор не было. По итогам нынешнего исследования ученые пришли к выводу, что теперь это можно считать действительно установленным фактом.

Раскалывающиеся кристаллы кварца могли подготовить жизнь на Земле к кислородной катастрофе Сегодня кислород в атмосфере Земли создается фотосинтезирующими организмами. Однако жизнь адаптировалась к присутствию этого агрессивного окислителя еще до появления фотосинтеза. Активные формы кис… naked-science.ru

Они «показали» обученному ИИ 134 древних образца, в которых наличие признаков жизни под вопросом, и поделились полученными ответами от нейросети. Она выявила следы фотосинтезирующих организмов в образцах из формации Гамохаан в Южной Африке, которым 2,52 миллиарда лет.

Кроме того, подтвердилось биологическое происхождение органики в породах возрастом 3,51 миллиарда лет из кратона Сингхбхум в Индии. ИИ с достоверностью выше порога уверенности указал на признаки жизни и в породах возрастом 3,7-3,8 миллиарда лет из Гренландии. Но ученые на всякий случай не стали утверждать это окончательно — все же за такой срок земная кора подверглась сильным изменениям.