Wie erkennt man Leben, das vor über drei Milliarden Jahren existierte – wenn es keine Fossilien hinterlassen hat? Eine neue Studie zeigt, dass selbst winzige chemische Spuren in uralten Gesteinen Hinweise auf die frühesten Lebensformen der Erde liefern könnten. Möglich macht das eine Kombination aus moderner Chemie und künstlicher Intelligenz.
Maschinelles Lernen trifft auf Erdgeschichte
Ein internationales Forschungsteam um Michael Wong und Robert Hazen von der Carnegie Institution for Science hat laut einer aktuellen Veröffentlichung in der Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences eine neue Methode entwickelt, um biologische Spuren in sehr alten Gesteinen zu identifizieren. Wie die Wissenschaftler erklärten, kombinierten sie hochauflösende chemische Analysen mit maschinellem Lernen, um molekulare „Fingerabdrücke“ von Leben zu erkennen – auch dann, wenn keine Fossilien oder intakten Biomoleküle mehr vorhanden sind.
Die Forscher hätten insgesamt 406 Proben untersucht, darunter fossile, moderne, synthetische und außerirdische Materialien. Ziel sei es gewesen, zwischen biologischem und nicht-biologischem Ursprung sowie zwischen photosynthetischen und nicht-photosynthetischen Prozessen zu unterscheiden. Die KI habe dabei mit über 90 Prozent Genauigkeit gearbeitet, so die Carnegie Institution for Science.
Spuren von Leben vor 3,5 Milliarden Jahren
Besonders aufschlussreich seien laut Studie Gesteinsproben aus Indien, Südafrika, Australien und Kanada gewesen. In 3,51 Milliarden Jahre alten Gesteinen aus dem Singhbhum-Kraton in Indien habe das Team chemische Hinweise auf organische Moleküle gefunden, die vermutlich biologischen Ursprungs seien. Auch in 2,52 Milliarden Jahre alten Gesteinen aus Südafrika und 2,30 Milliarden Jahre alten Proben aus Kanada habe man Hinweise auf photosynthetisch erzeugte Moleküle entdeckt.
Diese Funde könnten laut den Forschenden wichtige Hinweise darauf liefern, wann die Photosynthese – und damit die Sauerstoffproduktion – auf der Erde begann. Der Zeitpunkt der Entstehung von Sauerstoff in der Atmosphäre gilt als entscheidender Meilenstein in der Entwicklung komplexen Lebens.
Ein Werkzeug für die Astrobiologie
Die Methode sei nicht nur für die Erdgeschichte relevant, sondern könne auch bei der Suche nach außerirdischem Leben helfen, betonte Katie Maloney von der Michigan State University, die an der Studie beteiligt war. Da die Technik nicht auf sichtbare Fossilien oder intakte Biomoleküle angewiesen sei, könne sie auch in stark veränderten oder fremden Umgebungen eingesetzt werden – etwa bei der Analyse von Marsgestein oder Meteoriten.
„Altes Leben hinterlässt mehr als nur Fossilien – es hinterlässt chemische Echos“, habe Studienleiter Robert Hazen erklärt. Diese Echos könnten nun erstmals zuverlässig interpretiert werden. Auch Co-Autor Anirudh Prabhu von der Carnegie Institution for Science betonte, dass die KI selbst in stark degradierten Proben noch biologische Signaturen erkennen könne. Das eröffne neue Möglichkeiten, um die frühesten Kapitel der Erdgeschichte zu entschlüsseln – und vielleicht auch die anderer Planeten.