Güney Afrika'nın Mpumalanga eyaletinin kalbinden çıkarılan, milyarlarca yıllık karbon kalıntıları, Dünya'daki yaşamın en eski kimyasal kanıtını ortaya koydu.
Makine öğrenimi kullanılarak yapılan yeni bir analiz, 3.33 milyar yıl öncesine ait Josefsdal Chert'ten elde edilen parçalı karbon izlerinin, bugüne kadar Dünya'da tespit edilen en eski ve en güvenilir biyotik kimya kanıtı olduğunu gösteriyor.
Ayrıca, araştırmacılar Güney Afrika ve Kanada'dan elde edilen 2.52 ve 2.3 milyar yıllık kayalarda en eski fotosentez kanıtını da belirledi. Bu bulgu, sürecin bilinen tarihini 800 milyondan fazla yıl geriye çekiyor.
Bilim insanları, eski yaşamın fosillerden daha fazlasını bıraktığını, kimyasal 'yankılar' bıraktığını belirtiyor. Makine öğrenimi sayesinde bu yankıları ilk kez güvenilir bir şekilde yorumlamak mümkün hale geldi.
Zamanın geçmesi, bozulma ve jeolojik olaylar, yaşamın geride bıraktığı izler üzerinde yıpratıcı bir etkiye sahip. İlk yaşamın ortaya çıktığında mikroskobik canlılardan oluştuğu düşünülüyor ve bu canlıların fiziksel kalıntıları milyarlarca yıl boyunca büyük ölçüde değişime uğramış durumda.
Ancak bu, hiç iz bırakmadıkları anlamına gelmiyor. Stromatolitler gibi yapılar, okyanus tabanında katmanlar oluşturmuş devasa mikrobiyal toplulukların kalıntıları olarak yorumlanıyor. Ayrıca, içinde milyarlarca yıl boyunca fosilleşmiş karbon izleri korunmuş olan siyah çert, şeyl ve karbonat oluşumları da mevcut.
Bununla birlikte, bu karbon izlerinin biyolojik mi yoksa biyolojik olmayan süreçler tarafından mı üretildiğini kesin olarak belirlemek zor olabiliyordu.
Şimdi, önde gelen araştırmacılar, yaşam tarafından üretilen eski karbonu kesin olarak tanımlamanın bir yolunu geliştirdi. Araştırmacılar, daha genç örneklerde görülen biyolojik moleküllerin geride bıraktığı, biyolojiye özgü ince desenleri belirlediler. Ardından, bu desenleri insan algısının eşiğinin altında tespit edebilmek için bir makine öğrenimi algoritması eğittiler.
Araştırmacılar, bireysel moleküllere odaklanmak yerine, evrenin başka yerlerinde de geçerli olabilecek kimyasal desenlere baktılar.
Son olarak, araştırmacılar, stromatolitlerden karbon izlerine kadar uzanan 406 modern organizma ve antik fosil örneğini topladı. Bu örneklere piroliz-gaz kromatografisi-kütle spektrometresi (Py-GC-MS) tekniği uygulandı. Bu teknik, örneği ısıtarak organik materyali parçalarına ayırır, bu parçaları ayırır ve kütle imzalarını ölçer.
Makine öğrenimi modeli, verileri biyotik desenleri arayarak inceledi ve %90'ın üzerinde bir doğruluk oranı sağladı.
Örneklerin yaşları günümüzden yaklaşık 3.8 milyar yıl öncesine kadar uzanıyordu. Bu örnekler arasında 3.7 milyar yıllık Grönland karbonu ve 3.5 milyar yıllık Avustralya çölü stromatolitleri de bulunuyordu.
500 milyon yıldan daha genç örnekler güçlü ve net biyolojik imzalar üretirken, örneklerin yaşı ilerledikçe jeolojik süreçler kimyasal detayları ortadan kaldırdıkça biyotik sinyaller zayıfladı.
Pozitif tanımlama sağlayan en eski örnek, 3.33 milyar yıl öncesine tarihlenen Josefsdal Chert'ten geldi.
Bu, daha yaşlı örneklerin biyolojik olmadığı anlamına gelmiyor. Örnekler o kadar bozulmuş olabilir ki, desenler algoritma tarafından bile ayırt edilemez hale gelmiş olabilir. Ancak bilim insanları artık Dünya'daki yaşamın 3.33 milyar yıl öncesine kadar ortaya çıktığını ve yayıldığını kesin olarak söyleyebiliyor, hatta bunun daha erken gerçekleşmiş olma olasılığı da bulunuyor.
Bu çalışma, Dünya'nın en eski biyolojik imzalarını çözme yeteneğimizde büyük bir ilerleme temsil ediyor. Güçlü kimyasal analizleri makine öğrenimi ile eşleştirerek, milyarlarca yıl sonra bile sırlarını fısıldayan erken yaşamın moleküler 'hayaletlerini' okuyabiliyoruz. Dünya'nın en eski kayalarının anlatacak hikayeleri var ve biz onları yeni duymaya başlıyoruz.
