当地球尚处于“青春时期”,生命已在隐秘角落悄然萌芽。一项发表于《美国国家科学院院刊》的研究,为这一猜想提供了坚实佐证——美国卡内基科学研究所联合多机构团队,借助AI与尖端化学技术,在33亿年前的南非约瑟夫斯达尔燧石中,捕捉到了古老生命留下的化学信号。这一发现不仅将可识别的生命分子痕迹时间线向前推进一倍以上,更将产氧光合作用的起源提前8亿多年,为破解地球生命起源之谜点亮了新的灯塔。
寻找远古生命的踪迹,向来是一场与时间的博弈。33亿年前的地球岩石历经数十亿年的加热、挤压与改造,完整的生物分子早已被分解为细碎的化学“碎屑”,传统研究中这些碎片常被视为无意义的杂质。此前科学家仅能通过罕见的微化石或碳同位素特征推测早期生命存在,却始终缺乏直接的分子证据。而此次研究跳出传统框架,不再执着于寻找完整生物分子,转而从降解后的分子碎片中挖掘隐藏的生命密码。
突破性的技术组合成为解锁远古信号的关键。研究团队先采用热解—气相色谱—质谱技术,将406个样本加热至600℃以上,分解为易挥发的化学碎片,这些样本涵盖古沉积物、化石、现代动植物及陨石等七大类别,为后续分析构建了完整参照系。随后,基于“随机森林”算法的机器学习模型登场,通过数百棵决策树对数据分类,精准识别生物与非生物来源物质的化学模式,经训练后区分准确率超90%,还能给出概率评分,以60%作为生物来源的判定阈值。
在这套技术加持下,33亿年前的岩石样本释放出了隐秘信号。AI模型在其中识别出明确的生物特有化学模式,印证了彼时地球已存在活跃的微生物群落。更令人振奋的是,团队在25.2亿年前的岩石中,检测到了产氧光合作用的分子痕迹,这一比此前碳分子记录早8亿多年的发现,彻底改写了人类对地球大气演化的认知——产氧生命在地球大气显著氧化前便已存在,为后续复杂生命的诞生奠定了基础。
研究同时揭示了时间对生命信号的侵蚀规律:5亿年内的年轻岩石多保留强烈生物信号,5至25亿年的岩石中约三分之二可识别信号,而超过25亿年的岩石仅47%能检测到生命痕迹。这一规律为后续远古生命探索提供了重要参考,也解释了为何33亿年前的生命证据如此罕见。目前模型虽能以95%准确率区分动植物来源,但因动物化石样本不足,分类精度仍有提升空间,团队计划通过扩充样本库进一步优化算法。
这场跨越33亿年的科学发现,其意义远超地球本身。这套AI与化学结合的检测方法,为地外生命探索开辟了新路径——未来可应用于火星岩石或木卫二样本分析,在破碎的化学碎片中寻找地外生命的蛛丝马迹。从地球早期微生物的隐秘足迹,到地外生命探索的全新可能,这项研究证明,生命留下的痕迹或许远比我们想象中持久,而科技的进步,正让人类逐步穿透时间的迷雾,读懂地球生命演化的最初篇章。