科技日報記者 張夢然
一支多學科科研團隊將尖端化學與人工智能（AI）技術相結合，發布了一項關于地球最早生命的重要研究成果。該研究用AI解碼33億年前生命痕跡，不僅在古老巖石中發現了新的生命化學證據，還揭示了產氧光合作用的分子痕跡，這比此前記錄早了8億多年，為理解生命起源與演化提供了全新視角。研究發表于最新一期《美國國家科學院院刊》。
該研究由美國卡內基科學研究所聯合多所大學與機構共同完成。研究團隊分析了406個樣本，涵蓋古代沉積物、化石、現代動植物組織以及隕石等，旨在探索生命特征是否能在原始生物分子被地質作用破壞后，仍以某種形式保留在巖石中。
團隊采用熱解—氣相色譜—質譜技術，將樣本中的有機與無機材料分解為化學碎片，釋放出被困的分子信號。隨后，他們利用名為“隨機森林”的機器學習模型，識別不同來源物質的化學模式。該模型通過構建數百棵決策樹，對數據進行分類，從而提取潛在的生態與生物分類信息。這是首次將熱解—氣相色譜—質譜數據與監督式機器學習結合，用于識別數十億年歷史巖石中的生命痕跡。
分析結果顯示，該方法能夠以超過90%的準確率區分生物來源（如微生物、植物和動物）與非生物來源（如隕石或實驗室合成碳）。尤其令人振奮的是，研究團隊在33億年前的南非約瑟夫斯達爾燧石等沉積物中檢測到了明確的生物化學信號，將此前認為有機分子可提供有效信息的時間窗口向前推進了一倍以上。
此次還發現了距今25.2億年前巖石中光合作用的分子證據，表明產氧光合作用至少在那時已存在，比以往通過碳分子保存的化學記錄早了8億多年。這一發現對理解地球大氣氧化過程具有重要意義，也為復雜生命的演化提供了關鍵線索。
研究顯示，樣本年齡顯著影響信號保留程度：5億年以內的年輕巖石大多保留強烈生物信號；5億至25億年間的約三分之二仍可識別；而超過25億年的巖石中，僅有47%保留可探測的生命痕跡。為此，模型不僅給出“生命”或“非生命”的判斷，還提供概率評分，通常以60%作為判定為生物來源的參考閾值。
總編輯圈點
人類一直在以各種方法探尋生命起源之謎。這次，科研人員將尖端化學分析手段和人工智能相結合，在古老樣本中有了新發現。他們將樣本分解成更小的化學碎片，識別出被包裹其中的信號，并對其進行分類和溯源。團隊的發現將光合作用出現的時間提前了8億多年。這一技術改寫了我們對早期生命起源演化的認知，能夠制造氧氣的生命形式在地球氧含量顯著增加前就已經出現。它還可以幫我們在從外星球帶回的樣本里尋找生命的蛛絲馬跡。
