Een onderzoeksteam onder leiding van Robert Hazen van de Carnegie Institution for Science in Washington, DC, heeft recent een belangrijke doorbraak bereikt in de studie naar het ontstaan van leven. Met behulp van een nieuwe methode en machine learning hebben ze aanwijzingen gevonden voor leven in gesteenten die maar liefst 3,33 miljard jaar oud zijn. Ook hebben ze sporen ontdekt die wijzen op fotosynthese die plaatsvond 2,52 miljard jaar geleden, wat 800 miljoen jaar eerder is dan de tot nu toe vroegste waarneming.
Een groot probleem tot nu toe was dat moleculen, die ongetwijfeld een bewijs van leven zijn, meestal niet lang genoeg overleven zodat we ze in zo’n vroeg stadium van de geschiedenis van het leven kunnen waarnemen. De oudste moleculen die uit complex organisch leven zijn behouden, zijn ongeveer 1,6 miljard jaar oud, aldus Marko Bermanec, een Kroaat die nu als promovendus aan de Universiteit van Graz werkt. Daarom richt de onderzoeksgroep zich op de analyse van zogenaamde biosignaturen, ook wel chemische fossielen genoemd. Bij biosignaturen wordt aangenomen dat leven specifieke molecuulverdelingen in koolstofhoudende materialen achterlaat, die zelfs na de afbraak van biologische moleculen nog meetbaar zijn.
De onderzoeksmethode omvat het krabben van koolstofhoudend materiaal uit een monster, dit materiaal te verbranden en vervolgens de dampen van de monsters te analyseren. Dit helpt om te bepalen of het materiaal biotisch of abiotisch is, simpel gezegd of het leven bevat of niet. Het onderzoeksteam gebruikte vervolgens machine learning. Een door de onderzoekers gecontroleerd algoritme werd gevoed met gegevens van 406 monsters uit verschillende tijdperken van de aardgeschiedenis, van monsters van moderne planten en dieren tot monsters ouder dan 3,3 miljard jaar.
De belangrijkste ontdekking van het team is dat ze nu met overtuiging kunnen zeggen dat er 3,3 miljard jaar geleden leven op aarde was en dat er 2,5 miljard jaar geleden fotosynthese was. Dit levert een bevestiging van eerder bekende contextuele modellen. De modellen waren in staat om met een nauwkeurigheid van meer dan 90 procent onderscheid te maken tussen monsters die op leven wijzen en monsters die dat niet doen.
Het nieuwe model is niet bedoeld om oudere analysemethoden hun relevantie te ontnemen, maar om hen te aanvullen en te helpen daar waar eerdere methoden tegen hun grenzen aanlopen.
Het langetermijndoel van de onderzoeksgroep is om het model dat op aarde succesvol is gebleken, uit te breiden naar andere planeten. Op deze manier kunnen ze, door middel van gesteentemonsters van andere hemellichamen, ook daar zoeken naar aanwijzingen voor vroeger leven.
